KR20150051419A - 전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템 - Google Patents

전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템 Download PDF

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KR20150051419A
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홍승호
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Abstract

전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템이 개시된다. 전력 분배 방법은 (a) 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 단계; (b) 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 단계; (c) 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 사용자 기대 가격을 이용하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함한다.

Description

전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템{Power distribution method and smart grid system}
본 발명은 스마트 그리드 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 사용자 기대 가격에 기반하여 전력을 분배할 수 있는 전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템에 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 분배하는 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 방법이 필요하나, 현재 존재하지 않는다.
본 발명은 사용자 기대 가격에 기반하여 전력을 분배할 수 있는 전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자 기대 가격에 기반하여 전력을 분배할 수 있는 전력 분배 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 단계; (b) 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 단계; (c) 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 사용자 기대 가격을 이용하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함하는 전력 분배 방법이 제공될 수 있다.
전력 분배 전략을 설정하는 단계; 및 상기 사용자 기대 가격에 따라 상기 설정된 전력 분배 전략 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함하되, 상기 (d) 단계는 상기 선택된 전력 분배 전력에 따라 상기 이용 가능한 에너지량을 상기 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디바이스 정보는 디바이스 분류, 정격출력(rated power) 및 동작 시간을 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 동작 시간을 참조하여 동작되어야 하는 적어도 하나의 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 에너지 사용량을 계산할 수 있다.
상기 디바이스 분류는 상기 동작 시간에는 필수적으로 동작되도록 에너지가 분배되어야 하는 non-shiftable 디바이스, 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격의 비교 결과에 따라 에너지 소비량 조절이 가능한 controllable 디바이스 및 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격이 비싼 피크 시간에는 에너지를 소비하지 않는 shiftable 디바이스를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격 미만이면, 모든 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하되, 상기 controllable 디바이스의 정격출력은 최대값으로 설정하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격을 초과하면, 상기 디바이스 정보를 참조하여 동작되어야 하는 상기 non-shiftable 디바이스 및 상기 controllable 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하되, 상기 controllable 디바이스의 정격출력은 최소값으로 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격의 범위에 포함되면, 상기 디바이스 정보를 참조하여 동작되어야 하는 상기 non-shiftable 디바이스, 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산할 수 있다.
(e) 상기 디바이스 정보를 참조하여 지수평활모델(exponential smoothing model)을 적용하여 상기 동작되어야 하는 controllable 디바이스에 대한 에너지 소비량을 예측하는 단계; (f) 베이지안 알고리즘을 적용하여 상기 동작되어야 하는 shiftable 디바이스에 대한 사용 확률을 계산한 후 상기 사용 확률을 이용하여 상기 동작되어야 하는 shiftable 디바이스에 대한 에너지 소비량을 예측하는 단계; 및 (g) 상기 동작되어야 하는 non-shiftable 디바이스의 정격출력과 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스에 대해 예측된 에너지 소비량을 합산하여 전체 에너지 소비량을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량 이하가 되도록 우선순위가 가장 낮은 shiftable 디바이스부터 전력 분배를 제외시키면서 상기 (e) 내지 (g) 단계를 반복 수행할 수 있다.
상기 (e) 및 상기 (f)는 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스의 에너지 소비에 대한 히스토리 데이터를 이용하여 예측될 수 있다.
상기 디바이스 정보를 참조하여 상기 디바이스에 대한 전체 에너지 소비량을 계산하는 단계; 상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량 미만이면, 잉여 에너지를 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system)에 충전하는 단계; 및 상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량을 초과하면 상기 에너지 저장 장치에 충전된 에너지를 분배하는 단계를 포함하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장 장치로의 충전 및 분배는 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격 비교 결과를 더 고려하여 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, (a) 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 단계; (b) 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 단계; (c) 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 사용자 기대 가격에 기초하여 디바이스별 우선순위를 고려하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함하는 전력 분배 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 사용자 기대 가격에 기반하여 전력을 분배할 수 있는 장치 및 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 제1 계산부; 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 기대 가격 결정부; 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 제2 계산부; 및 상기 사용자 기대 가격을 이용하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 전력 분배 결정부를 포함하는 에너지 관리 제어기가 제공될 수 있다.
전력 분배 전략을 설정하는 전략 관리부를 더 포함하되, 상기 전력 관리부는 상기 사용자 기대 가격에 따라 상기 설정된 전력 분배 전략 중 어느 하나를 선택한 후 상기 이용 가능한 에너지량을 상기 디바이스로 분배하도록 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 non-shiftable 디바이스; 적어도 하나의 controllable 디바이스; 적어도 하나의 shiftable 디바이스; 및 사용자 선호가 반영된 사용자 기대 가격과 유틸리티 회사를 통해 제공되는 단위 가격을 참조하여 상기 non-shiftable 디바이스에는 요구되는 에너지를 필수적으로 제공하고, 상기 controllable 디바이스에는 요구되는 에너지 범위 내에서 에너지를 제공하며, 상기 단위 가격이 피크인 시간대에는 상기 shiftable 디바이스에서 에너지 소비가 요구되더라도 에너지를 제공하지 않도록 제어하는 에너지 관리 제어기를 포함하는 스마트 그리드 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템을 제공함으로써, 사용자 기대 가격에 기반하여 전력을 분배할 수 있다.
따라서, 본 발명은 비용을 감소시키면서도 전력 사용 효율을 최대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 정보를 예시한 도면.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 분배 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기대 가격에 기초하여 전력 분배 전략을 설정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS에 에너지를 충전하는 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 전력 분배 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 제어기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
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 사용자 기대 가격을 이용하여 비용을 감소시키면서도 에너지 효율을 극대화할 수 있는 스마트 그리드 시스템에 관한 발명이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드 시스템의 경우, 에너지 가격은 기설정된 시간 단위( 예를 들어, 분, 시간 단위)로 가변될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드 시스템은 사용자 기대 가격을 계산한 후 가격 데이터와 사용자 기대 가격을 비교하여 에너지 가격이 저렴할 때는 에너지 사용을 늘려서 비용을 절감시키고 에너지 가격이 비쌀 때는 에너지 사용을 줄임으로써 에너지 사용의 효율을 최대화할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 정보를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드 시스템은 크게 에너지를 공급하는 유틸리티측과 에너지를 소비하고, 그에 따른 비용을 지불하는 소비자측으로 구분된다.
유틸리티측은 단위 가격 정보(unit price data)를 소비자측의 에너지 관리 제어기(110)로 제공할 수 있다. 소비자측은 다양한 디바이스들의 에너지 소비 데이터를 에너지 관리 제어기(110)를 통해 유틸리티측으로 전송할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소비자측에 포함된 디바이스들은 non-shiftable 디바이스, Controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스로 분류될 수 있다.
non-shiftable 디바이스는 에너지 가격과 관계없이 항상 에너지를 소비해야 하는 디바이스로 예를 들어, 컴퓨터, 경고 시스템, 가정의 냉장고 등이 이에 해당한다.
controllable 디바이스는 에너지 소비가 필요하긴 하지만 소비할 에너지량을 조절이 가능한 디바이스로 예를 들어, 디밍(dimming) 조절이 가능한 조명, HVAC 유닛 등일 수 있다.
마지막으로 shiftable 디바이스는 에너지 가격이 비싼 피크 시간대에는 에너지 소비를 피하고, 가격이 저렴한 시간대에 이용해도 상관없는 디바이스로, 예를 들어, 식기세척기, 전기 자동차 플러그인 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이 디바이스 분류가 non-shiftable 디바이스, controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스로 분류되는 경우, 우선순위는 non-shiftable 디바이스, controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스 순으로 높게 설정될 수 있다. 이에 따라, 에너지 분배시 디바이스 분류 중 non-shiftable 디바이스가 가장 높은 우선 순위가 부여될 수 있다.
상기의 디바이스 분류는 일 실시예에 불과하며, 다르게 분류될 수도 있음은 자명하다.
에너지 관리 제어기(110)는 시간에 따라 가변되는 유틸리티 가격 정보에 기반한 사용자 선호(예를 들어, 사용자 기대 가격)에 따라 디바이스별 제한된 에너지량을 분배할 수 있는 수단이다.
이를 위해 에너지 관리 제어기(110)는 유틸리티 회사로부터 실시간 단위 가격 정보를 제공받고, 사용자 선호에 따른 사용자 기대 가격을 계산한 후 이를 이용하여 댁내 디바이스별 전력 소비를 관리할 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어기(110)는 각 디바이스별 전력 소비 정보를 포함하는 히스토리 정보를 저장 관리할 수 있다. 히스토리 정보는 매일 또는 기설정된 시간 단위로 각 디바이스의 에너지 소비 정보를 통해 획득되어 누적될 수 있다.
또한, 에너지 관리 제어기(110)는 각 디바이스 정보를 저장할 수 있다. 각 디바이스 정보는 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스 분류, 디바이스 명, 디바이스 식별정보, 우선순위, 정격 출력(rated power) 및 작동 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 기대 가격에 기초하여 전력 분배시 디바이스 정보를 이용하여 디바이스별 상이한 전력 분배 전략을 설정할 수 있다.
예를 들어, 사용자 기대 가격의 최소값이 단위 가격을 초과하는 경우, 에너지 관리 제어기(110)는 유틸리티 회사로부터 에너지가 저렴한 비용으로 제공되는 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 이용하여 현재 동작 가능한 모든 디바이스에서 에너지를 사용할 수 있도록 제어할 수 있다. 그러나 만일 사용자 기대 가격의 최대값이 단위 가격 이하이면, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 참조하여 작동 시간에 포함된 non-shiftable 디바이스는 에너지를 사용할 수 있도록 제어하고, controllable 디바이스는 에너지 사용을 최소화할 수 있도록 설정하며, shiftable 디바이스는 에너지를 사용하지 않도록 제어할 수 있다. 그러나 만일 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최소값 내지 최대값 내에 포함되면, 에너지 관리 제어기(110)는 non-shiftable 디바이스에는 정상적으로 전력이 분배되도록 제어하고, controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스를 위한 분배 가능한 에너지량을 예측한 후 이를 이용하여 에너지가 분배되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 기대 가격에 기초하여 전력 분배시 디바이스 정보를 참조하여 우선 순위에 따라 디바이스별로 상이하게 전력을 분배할 수도 있다.
즉, 만일 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최소값 내지 최대값 내에 포함되면, 디바이스 정보를 참조하여 shiftable 디바이스 중 우선순위가 낮은 shiftable 디바이스부터 전력 분배를 제한할 수 있다.
결과적으로 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 선호(예를 들어, 사용자 기대 가격)에 기초하여 시간에 따라 가변적으로 제공되는 가격 정보에 따라 가격 정보가 비싼 피크 시간에는 전력 사용을 최소화하고, 가격이 상대적으로 저렴한 시간대에는 전력 사용을 최대화하여 전력을 효율적으로 사용하도록 할 수 있다.
이하의 도면을 참조하여 이에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 분배 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 310에서 에너지 관리 제어기(110)는 댁내에서 이용 가능한 각 디바이스를 분류한다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 댁내에서 이용 가능한 각 디바이스를 non-shiftable 디바이스, controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스 중 어느 하나로 각각 분류할 수 있다. 상기의 분류는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 분류를 설명하기 위한 예시일 뿐 디바이스 분류는 사용자의 선호에 따라 상이하게 분류 설정될 수 있음은 당연하다.
도 3에서는 댁내의 각 디바이스에 대해 디바이스 분류를 설정하는 것에 대해서만 설명하고 있으나, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 분류 이외에도 각 디바이스에 대한 동작 시간, 우선 순위 등을 더 설정받을 수 있음은 당연하다.
에너지 관리 제어기(110)는 댁내 이용 가능한 디바이스에 대한 분류를 포함하는 디바이스 정보를 당해 에너지 관리 제어기(110)의 내부 메모리에 저장할 수 있다.
단계 315에서 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 분류에 따른 디바이스 정보를 참조하여 현재 스테이지에서의 에너지 사용량을 계산한다.
보다 상세하게 디바이스 정보는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 디바이스 분류, 디바이스 명, 디바이스 식별정보(ID), 우선 순위, 정격출력(rated power) 및 동작 시간 중 적어도 하나를 포함한다.
이에 따라, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보의 동작 시간을 참조하여 현재 스테이지에서 동작되어야 할 디바이스를 결정할 수 있다. 이어, 에너지 관리 제어기(110)는 동작되어야할 디바이스의 정격출력을 모두 합산하여 에너지 사용량을 계산할 수 있다.
상기의 에너지 사용량은 디바이스 정보에 포함된 동작 시간을 참조하여 동작되어야 할 디바이스가 결정되므로 각 스테이지(즉, 시간 주기)마다 상이할 수 있음은 당연하다.
단계 320에서 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 선호에 따른 예산과 계산된 에너지 사용량(즉, 현재 스테이지에서의 에너지 사용량)을 이용하여 사용자 기대 가격을 계산한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기대 가격은 사용자 선호를 반영한 사용자가 생각하는 적정한 가격을 의미한다. 사용자 기대 가격은 최소값 및 최대값으로 계산될 수 있다.
이에 따라, 사용자 기대 가격의 최소값 내지 최대값에 단위 가격이 포함되는 경우, 에너지 관리 제어기(110)는 유틸리티 회사에서 제공되는 에너지가 적정한 가격으로 제공되는 것으로 인식할 수 있다. 반면, 사용자 기대 가격의 최소값보다 유틸리티 회사에서 제공되는 단위 가격이 더 작은 경우, 에너지 관리 제어기(110)는 에너지가 저렴한 가격으로 제공되는 것으로 인식할 수 있다. 그러나 만일 사용자 기대 가격의 최대값보다 단위 가격이 더 큰 경우, 에너지 관리 제어기(110)는 에너지가 매우 비싼 가격으로 제공되는 것으로 인식할 수 있다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 하기 수 1을 이용하여 사용자 기대 가격을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, i는 각 스테이지를 나타내며, 각 스테이지는 단위 가격이 가변되는 주기로, 본 발명의 일 실시예에 다르면 시간 단위일 수 있다. 각 스테이지가 시간 단위인 경우, i는 24 이하의 자연수일 수 있다.
Budget은 사용자에 의해 설정된 전력 사용을 위한 예산을 나타내고,
Figure pat00003
는 댁내 사용 가능한 디바이스들의 정격출력을 나타낸다. 이에 따라,
Figure pat00004
는 i 스테이지에서 이용 가능한 최대 에너지 사용량을 나타내고,
Figure pat00005
는 i 스테이지에서 이용 가능한 최소 에너지 사용량을 나타낸다.
최대 에너지 사용량(
Figure pat00006
)은 i번째 스테이지에서 댁내에서 사용 가능한 에너지 사용량의 최대값으로, 댁내에서 이용 가능한 모든 디바이스들의 정격출력의 합으로 산출될 수 있다.
최소 에너지 사용량(
Figure pat00007
)은 i 번째 스테이지에서 댁내에서 사용 가능한 에너지 사용량의 최소값으로, 댁내에서 반드시 이용해야 하는 디바이스들의 정력출력의 합으로 산출될 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하여 제1 스테이지에 대한 최대 에너지 사용량과 최소 에너지 사용량을 계산하면,
Figure pat00008
로 산출될 수 있다. 이때, 만일 사용자에 의해 설정된 예산이 시간당 0.02 달러라고 가정하자.
사용자 기대 가격은 하기와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
즉, 사용자 기대 가격은 사용자가 설정한 시간당 예산과 최대 에너지 사용량 및 최소 에너지 사용량을 이용하여 계산될 수 있다.
단계 325에서 에너지 관리 제어기(110)는 현재 스테이지의 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산한다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자에 의해 설정된 시간당 예산과 단위 가격 정보를 이용하여 현재 이용 가능한 에너지량을 계산할 수 있다.
현재 스테이지에서 이용 가능한 에너지량은 하기 수 2를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
는 i 스테이지에서 유틸리티 회사에서 제공되는 단위 가격을 나타낸다.
예를 들어,
Figure pat00013
가 0.03016USD라고 가정하고, Budget이 시간당 0.02 달러라고 가정하자.
Figure pat00014
로 계산될 수 있다.
단계 330에서 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 기대 가격 및 이용 가능한 에너지량에 따라 디바이스에 대한 전력 분배 전략을 설정하고, 설정된 전력 분배 전략에 따라 디바이스로 이용 가능한 에너지량을 분배할 수 있다.
예를 들어,
Figure pat00015
가 0.03016USD이고,
Figure pat00016
이라고 가정하면, 사용자 기대 가격의 최소값이 단위 가격을 초과하므로, 에너지 관리 제어기(110)는 현재 스테이지는 저렴한 비용으로 에너지가 제공되는 시간대인 것으로 인식할 수 있다. 이에 따라, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 참조하여 댁내 사용 가능한 모든 디바이스로 전력이 분배되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 현재 스테이지에서의 소비 에너지량의 합은 230W가 될 수 있다. 그러나, 상기의 예시에서 현재 스테이지에서 이용 가능한 에너지량이 663.13W로 잉여 에너지가 존재하므로, 에너지 저장 장치(ESS)에 에너지를 충전할 수도 있다.
보다 상세한 전력 분배 전략에 대해서는 하기에서 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 하자.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기대 가격에 기초하여 전력 분배 전략을 설정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 이하에서 설명되는 각각의 단계는 각 스테이지별로 수행될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 각 스테이지는 단위 가격이 변동되는 주기로, 본 발명의 일 실시예에서는 각 스테이지가 각 시간인 것으로 가정하기로 한다.
또한, 유틸리티 회사를 통해 실시간으로 단위 가격을 제공받을 수도 있으며, 일정 주기 단위로 단위 가격을 포함하는 가격 데이터를 제공받아 저장할 수도 있다.
도 4에서는 에너지 관리 제어기(110)가 유틸리티 회사로부터 각 스테이지별 단위 가격을 포함하는 가격 데이터를 제공받아 저장하고 있는 것을 가정하기로 한다.
단계 410에서 에너지 관리 제어기(110)는 가격 데이터를 참조하여 i번째 스테이지의 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최소값 미만인지 여부를 판단한다.
만일 i번째 스테이지의 단위 가격이 사용자 기대 가격 미만이면, 단계 415에서 에너지 관리 제어기(110)는 제1 전력 분배 전략을 선택하고, 제1 전력 분배 전략에 따른 에너지 사용량을 계산한다.
제1 전력 분배 전략은 사용자 기대 가격 대비 유틸리티 회사에서 제공되는 단위 가격이 상대적으로 저렴한 것으로 인식하여, 에너지 관리 제어기(110)에서 댁내에서 이용할 수 있는 모든 디바이스가 동작될 수 있도록 에너지를 분배하고, 잉여 전력은 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system, 이하 ESS라 칭하기로 함)에 충전할 수 있도록 하는 전략이다.
이에, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 참조하여 모든 디바이스에 대한 정격출력을 합산하여 전체 에너지 소비량을 계산한다. 이때, controllable 디바이스의 경우 정격출력이 최소값 및 최대값을 가지는 경우, 에너지 관리 제어기(110)는 controllable 디바이스의 정격출력의 최대값으로 합산하여 전체 에너지 소비량을 계산할 수 있다.
이어, 단계 420에서 에너지 관리 제어기(110)는 잉여 전력을 ESS에 충전하는 과정을 수행한다. 이에 대해서는 하기에서 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
그러나, 만일 단계 410의 판단 결과 현재 스테이지의 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최소값 이상이면, 단계 425에서 에너지 관리 제어기(110)는 현재 스테이지에서의 유틸리티 회사에서 제공되는 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최대값을 초과하는지 여부를 판단한다.
즉, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자가 기대하는 것 이상으로 유틸리티 회사에서 제공되는 단위 가격이 비싼 피크 타임인지 여부를 판단한다.
만일 현재 스테이지에서의 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최대값을 초과하는 경우, 단계 430에서 에너지 관리 제어기(110)는 제2 전력 분배 전략을 선택하고, 제2 전력 분배 전략에 따른 전체 에너지 소비량을 계산한다.
제2 전력 분배 전략은 단위 가격이 지나치게 비싼 피크 타임에 적용되는 전략으로, 디바이스 정보를 참조하여 필수적으로 동작되어야 하는 non-shiftable 디바이스는 동작되도록 하고, controllable 디바이스는 요구되는 에너지 사용에 대해 최소한으로 동작되도록 설정되며, shiftable 디바이스는 모두 동작되지 않도록 하는 전략을 의미한다.
이에 따라, 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 참조하여 필수적으로 동작되어야 하는 non-shiftable 디바이스의 정력출력 및 controllable 디바이스의 정격출력의 최소값을 합산하여 전체 에너지 소비량을 계산한다.
이어, 단계 435에서 에너지 관리 제어기(110)는 계산된 전체 에너지 소비량을 이용하여 ESS 충전된 에너지 분배 과정을 수행한다. 이에 대해서는 하기에서 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
그러나 만일 현재 스테이지에서 유틸리티 회사를 통해 제공되는 단위 가격이 사용자 기대 가격의 최대값 이하이면(즉, 단위 가격이 사용자 기대 가격의 범위내에 포함되면), 단계 440에서 에너지 관리 제어기(110)는 지수평활모델 및 베이지안 확률을 이용하여 controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스에 대한 에너지 사용량을 예측한다.
우선 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 지수평활모델 및 베이지안 확률을 이용하여 controllable 디바이스 및 shiftable 디바이스에 대한 에너지 사용량을 예측하는 과정에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
지수평활모델
지수평활모델은 과거 데이터(히스토리 정보)의 가중치가 부여된 평균으로 미래 트랜드를 예측하는 방식이다.
예를 들어, 일련의 관찰값을 각각 X0, X1, …, Xn이라 가정하자. 또한, 예측된 값을 S1, S2, …, Sn이라 가정하자. t 시간에서의 예측된값 St는 수 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
여기서,
Figure pat00020
는 평활 펙터(smoothing factor)로, 0<
Figure pat00021
<1을 만족한다.
이에 따라 지수평활모델의 형태를 간략하게 정리하면 수 4와 같다.
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
상기 수 4에서 보여지는 바와 같이, 평활 통계 St는 이전 관찰값과 이전 평활 통계값의 가중치 적용된 평균값과 같은 것을 알 수 잇다.
상기의 지수평활모델을 controllable 디바이스를 위해 예측된 값은 정격출력(rated power)의 범위(예를 들어, 최대값과 최소값 사이)에 속해야 한다.
따라서, i 스테이지에서 controllable 디바이스j에 대한 에너지 사용량은 수 5와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00025
수 4에 설명된 지수평활모델을 이용하여 각 controllable 디바이스의 예측된 에너지 사용량을 적용하면 수 6과 같다. 여기서, 시간 간격(t)는 하루일 수 있다.
Figure pat00026
Figure pat00027
여기서,
Figure pat00028
는 하루의 예측된
Figure pat00029
를 나타내고,
Figure pat00030
는 어제 예측된
Figure pat00031
을 나타낸다. 또한,
Figure pat00032
는 어제 관찰된
Figure pat00033
를 나타내고,
Figure pat00034
는 댁내에서 선택된 초기값을 나타낸다.
결과적으로 에너지 관리 제어기(110)는 히스토리 데이터를 이용하여 이전 controllable 디바이스에 대한 에너지 사용량과 정격출력의 최대값 및 최소값을 이용하여 에너지 사용량을 예측할 수 있다.
베이지안 확률
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 베이지안 예측을 이용하여 shiftable 디바이스에 대한 에너지 사용량을 예측하는 방법에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
shiftable 디바이스에 대한 정격출력은 고정되어 있는 것을 가정하기로 한다. 이에 따라, i번째 스테이지에서 에너지 사용량은 수 7를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00035
여기서,
Figure pat00036
는 사용 확률을 나타내고,
Figure pat00037
는 정격 출력(rated power)를 나타낸다.
베이지안 이론을 이용하여
Figure pat00038
의 사용 확률을 예측할 수 있다. 즉,
Figure pat00039
=1이 되는 사용 확률은 하기 수 8과 같이 예측될 수 있다.
Figure pat00040
여기서,
Figure pat00041
는 과거 i 스테이지에서
Figure pat00042
인 확률을 나타내고,
Figure pat00043
는 과거 i 스테이지에서
Figure pat00044
인 확률을 나타낸다. shiftable 디바이스의 사용 확률은 단지 0 또는 1일 수 있다.
이에 따라, 에너지 관리 제어기(110)는 히스토리 데이터를 참조하여 shiftable 디바이스에 대한 사용 확률을 예측한 후 이를 이용하여 에너지 사용량을 예측할 수 있다.
따라서, 단계 445에서 에너지 관리 제어기(110)는 예측된 에너지 사용량과 non-shiftable 디바이스의 정격출력을 합산하여 전체 에너지 사용량을 계산한다.
즉, 에너지 관리 제어기(110)는 non-shiftable 디바이스에 대한 에너지 소비량, controllable 디바이스에 대한 예측된 에너지 사용량 및 shiftable 디바이스에 대해 예측된 에너지 사용량을 모두 합산하여 전체 에너지 사용량을 계산할 수 있다.
non-shiftable 디바이스에 대한 에너지 소비량은 디바이스 정보를 참조하여 동작되어야 하는 (즉, 동작 시간에 적용되는) non-shiftable 디바이스의 정격출력의 합일 수 있다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 수 9를 이용하여 전체 에너지 사용량을 계산할 수 있다.
Figure pat00045
단계 450에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 사용량이 이용 가능한 에너지량 미만인지 여부를 판단한다.
만일 전체 에너지 사용량이 이용 가능한 에너지량 미만이 아니면(즉, 전체 에너지 사용량이 이용 가능한 에너지보다 크면) 단계 455에서 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 정보를 참조하여 우선순위가 낮은 shiftable 디바이스 중 하나를 동작 종료(turn off) 시킨다.
단계 460에서 에너지 관리 제어기(110)는 모든 shiftable 디바이스가 모두 동작 종료(turn off)되었는지 여부를 판단한다.
만일 모든 shiftable 디바이스가 턴 오프된 것이 아니라면, 단계 455로 진행한다.
그러나 만일 shiftable 디바이스가 모드 턴 오프(turn off) 되거나 단계 450의 판단 결과 전체 에너지 사용량이 이용 가능한 에너지량 미만이면, 단계 465에서 에너지 관리 제어기(110)는 현재의 에너지 분배 전략을 채택한다.
이어, 단계 470에서 에너지 관리 제어기(110)는 현재 채택된 에너지 분배 전략에 따른 전체 에너지 소비량을 계산한다.
단계 475에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 미만인지 여부를 판단한다.
만일 계산된 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 미만이면, 단계 420으로 진행한다.
그러나 만일 계산된 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 미만이 아니면, 단계 480에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량을 초과하는지 여부를 판단한다.
만일 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량을 초과하면, 단계 435로 진행한다.
그러나 만일 전체 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량을 초과하지 않으면, 단계 485에서 에너지 관리 제어기(110)는 실제 에너지 소비량을 계산한 후 실제 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 미만인지 여부를 판단한다. 실제 에너지 소비량을 계산하는 과정은 하기의 도 5 및 6을 참조하여 설명하기로 한다.
만일 실제 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 미만이 아니면(즉, 실제 에너지 소비량이 이용 가능한 에너지량 이상이면) 단계 490에서 에너지 관리 제어기(110)는 실제 에너지 소비량 및 이용 가능한 에너지량을 차감한 후 단위 가격을 곱하여 비용을 갱신한다.
도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 선호에 기반한 사용자 기대 가격에 기초하여 디바이스별 전력 분배를 상이하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS에 에너지를 충전하는 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 510에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS 의 충전율이 풀(FULL)인지 여부를 판단한다.
만일 ESS의 충전율이 풀이면, 단계 515에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 사용량으로 실제 에너지 소비량을 계산한다.
그러나 만일 ESS의 충전율이 풀이 아니면, 단계 520에서 에너지 관리 제어기(110)는 이용 가능한 에너지량에서 전체 에너지 사용량을 차감하여 충전 가능 에너지량을 계산한다.
단계 520에서 에너지 관리 제어기(110)는 충전 가능 에너지량이 잔여 충전량을 초과하는지 여부를 판단한다. 잔여 충전량은 ESS의 배터리가 풀(FULL)로 되기까지 모자란 나머지 에너지량을 나타낸다.
만일 충전 가능 에너지량이 잔여 충전량을 초과하지 않으면, 단계 525에서 에너지 관리 제어기(110)는 충전 가능 에너지량만큼 ESS에 충전되도록 제어하고, 충전율을 계산한다.
그러나 만일 충전 가능 에너지량이 잔여 충전량을 초과하면, 단계 530에서 에너지 관리 제어기(110)는 충전 가능 에너지량을 재계산한다.
이때, 에너지 관리 제어기(110)는 하기 수 10을 이용하여 충전 가능 에너지량을 재계산할 수 있다.
Figure pat00046
여기서, charge는 충전 가능 에너지량을 나타내고, storage는 동작 상태를 나타낸다. 동작 상태는 디폴트 상태로 0으로 설정될 수 있다.
또한, B는 배터리 사이즈를 나타내고,
Figure pat00047
은 충전 효율을 나타낸다. 배터리 사이즈 및 충전 효율을 사전 설정될 수 있다. 예를 들어, 충전효율은 배터리를 방전한 후 충전하는 경우, 방전전의 상태로 충전이 될때까지의 충전량에 대한 방전량의 비를 나타낸다.
이어, 단계 535에서 에너지 관리 제어기(110)는 재계산된 충전 가능 에너지량만큼 ESS에 에너지가 충전되도록 제어한다.
그리고, 단계 540에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS 충전율을 풀(FULL)로 변경한다.
이어, 단계 545에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 사용량 및 충전 가능 에너지량을 이용하여 실제 에너지 소비량을 계산한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 전력 분배 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 610에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS의 충전율이 방전 상태인지 여부를 판단한다.
만일 ESS의 충전율이 방전 상태이면(즉, 0이면), 단계 615에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 사용량으로 실제 에너지 사용량을 계산한다.
그러나 만일 ESS의 충전율이 방전 상태가 아니면, 단계 620에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS의 에너지 충전량이 전체 에너지 사용량 이상인지 여부를 판단한다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 ESS의 배터리 용량에 충전율을 곱하여 ESS에 충전된 에너지량(즉, 충전량)을 계산할 수 있다. 이에 따라 에너지 관리 제어기(110)는 하기 수 11을 이용하여 ESS의 에너지 충전량이 전체 에너지 사용량 이상인지 여부를 알 수 있다.
Figure pat00048
여기서, storage는 충전율을 나타내고, B는 배터리 용량을 나타낸다.
만일 ESS의 에너지 충전량이 전체 에너지 사용량 이상이면, 단계 625에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS를 통해 분배된 에너지량을 고려하여 ESS의 충전율을 재계산한다.
예를 들어, 에너지 관리 제어기(110)는 하기 수 12와 같이 충전율을 재계산할 수 있다.
Figure pat00049
그리고, 단계 630에서 에너지 관리 제어기(110)는 실제 에너지 소비량을 0으로 도출한다. 즉, 에너지 관리 제어기(110)는 ESS에 저장된 에너지를 사용하여 디바이스로 에너지를 분배하였기 때문에 실제 유틸리티 회사를 통해 제공되는 에너지는 사용하지 않았으므로 실제 소비 전력(즉, 실제 에너지 소비량)은 0으로 도출한다.
그러나 만일 ESS의 에너지 충전량이 전체 에너지 사용량미만이면, 단계 635에서 에너지 관리 제어기(110)는 전체 에너지 사용량에서 ESS에 충전된 에너지량(즉, 충전량)을 차감하여 실제 에너지 소비량을 계산한다.
이어, 단계 640에서 에너지 관리 제어기(110)는 ESS의 충전율을 0으로 설정한다.
도 4 내지 도 6에서 설명한 바와 같이, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 선호에 따른 사용자 기대 가격보다 유틸리티에서 제공되는 단위 가격이 저렴한 경우, 댁내 모든 디바이스를 이용할 수 있도록 전력을 분배하고, 더불어 잉여 전력이 발생하는 경우, ESS에 충전하도록 하여 단위 가격이 가장 저렴한 시간대에 에너지 사용을 최대화할 수 있다. 반면, 에너지 관리 제어기(110)는 사용자 기대 가격보다 단위 가격이 바싼경우, 댁내 디바이스의 에너지 사용을 최소화하고 ESS에 저장된 에너지를 분배하도록 하여 에너지를 효율적으로 사용하도록 할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 전력 사용에 따른 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 제어기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 제어기(110)는 디바이스 관리부(710), 제1 계산부(715), 기대 가격 결정부(720), 제2 계산부(725), 전력 분배 결정부(730), 전략 관리부(735), 메모리(740) 및 제어부(745)를 포함하여 구성된다.
디바이스 관리부(710)는 각 디바이스에 대한 디바이스를 분류하고, 디바이스 정보를 저장, 관리하기 위한 수단이다.
제1 계산부(715)는 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하기 위한 수단이다. 이는 이미 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
기대 가격 결정부(720)는 제1 계산부(715)에 의해 계산된 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하기 위한 수단이다.
제2 계산부(725)는 각 스테이지별 유틸리티 회사를 통해 제공되는 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하기 위한 수단이다.
전력 분배 결정부(730)는 사용자 기대 가격 및 이용 가능한 에너지량을 참조하여 에너지 분배 방식을 결정하기 위한 수단이다.
전략 관리부(735)는 전력 분배 전략을 설정, 관리하기 위한 수단이다.
사용자 기대 가격 및 단위 가격에 따른 전력 분배 전략에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
메모리(740)는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 제어기(110)를 운용하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 스테이지별 단위 가격 등을 저장한다.
제어부(745)는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 제어기(110)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 디바이스 관리부(710), 제1 계산부(715), 기대 가격 결정부(720), 제2 계산부(725), 전력 분배 결정부(730), 전략 관리부(735), 메모리(740) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
또한, 제어부(745)는 전력 분배 결정부(730)에 의해 결정된 전력 분배 전략에 따라 이용 가능한 에너지량이 디바이스로 분배되도록 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전력 분배 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.
110: 에너지 관리 제어기
710: 디바이스 관리부
715: 제1 계산부
720: 기대 가격 결정부
725: 제2 계산부
730: 전력 분배 결정부
735: 전략 관리부
740: 메모리
745: 제어부

Claims (17)

  1. (a) 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 단계;
    (b) 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 단계;
    (c) 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 사용자 기대 가격을 이용하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함하는 전력 분배 방법.

  2. 제1 항에 있어서,
    전력 분배 전략을 설정하는 단계; 및
    상기 사용자 기대 가격에 따라 상기 설정된 전력 분배 전략 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함하되,
    상기 (d) 단계는 상기 선택된 전력 분배 전력에 따라 상기 이용 가능한 에너지량을 상기 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.

  3. 제1 항에 있어서,
    상기 디바이스 정보는 디바이스 분류, 정격출력(rated power) 및 동작 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 동작 시간을 참조하여 동작되어야 하는 적어도 하나의 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 에너지 사용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 디바이스 분류는 상기 동작 시간에는 필수적으로 동작되도록 에너지가 분배되어야 하는 non-shiftable 디바이스, 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격의 비교 결과에 따라 에너지 소비량 조절이 가능한 controllable 디바이스 및 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격이 비싼 피크 시간에는 에너지를 소비하지 않는 shiftable 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격 미만이면, 모든 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하되,
    상기 controllable 디바이스의 정격출력은 최대값으로 설정하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격을 초과하면, 상기 디바이스 정보를 참조하여 동작되어야 하는 상기 non-shiftable 디바이스 및 상기 controllable 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하되,
    상기 controllable 디바이스의 정격출력은 최소값으로 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 단위 가격이 상기 사용자 기대 가격의 범위에 포함되면, 상기 디바이스 정보를 참조하여 동작되어야 하는 상기 non-shiftable 디바이스, 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스의 정격출력을 합산하여 상기 이용 가능한 에너지량을 계산하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    (e) 상기 디바이스 정보를 참조하여 지수평활모델(exponential smoothing model)을 적용하여 상기 동작되어야 하는 controllable 디바이스에 대한 에너지 소비량을 예측하는 단계;
    (f) 베이지안 알고리즘을 적용하여 상기 동작되어야 하는 shiftable 디바이스에 대한 사용 확률을 계산한 후 상기 사용 확률을 이용하여 상기 동작되어야 하는 shiftable 디바이스에 대한 에너지 소비량을 예측하는 단계; 및
    (g) 상기 동작되어야 하는 non-shiftable 디바이스의 정격출력과 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스에 대해 예측된 에너지 소비량을 합산하여 전체 에너지 소비량을 계산하는 단계를 더 포함하는 전력 분배 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량 이하가 되도록 우선순위가 가장 낮은 shiftable 디바이스부터 전력 분배를 제외시키면서 상기 (e) 내지 (g) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
    .
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 (e) 및 상기 (f)는 상기 controllable 디바이스 및 상기 shiftable 디바이스의 에너지 소비에 대한 히스토리 데이터를 이용하여 예측되는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 디바이스 정보를 참조하여 상기 디바이스에 대한 전체 에너지 소비량을 계산하는 단계;
    상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량 미만이면, 잉여 에너지를 에너지 저장 장치(ESS: energy storage system)에 충전하는 단계; 및
    상기 전체 에너지 소비량이 상기 이용 가능한 에너지량을 초과하면 상기 에너지 저장 장치에 충전된 에너지를 분배하는 단계를 포함하는 단계를 더 포함하는 전력 분배 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치로의 충전 및 분배는 상기 사용자 기대 가격 대비 상기 단위 가격 비교 결과를 더 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전력 분배 방법.
  14. (a) 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 단계;
    (b) 상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 단계;
    (c) 단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 사용자 기대 가격에 기초하여 디바이스별 우선순위를 고려하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 단계를 포함하는 전력 분배 방법.
  15. 디바이스 정보를 이용하여 에너지 사용량을 계산하는 제1 계산부;
    상기 에너지 사용량 및 사용자 선호에 따라 설정된 예산을 이용하여 사용자 기대 가격을 결정하는 기대 가격 결정부;
    단위 가격을 이용하여 이용 가능한 에너지량을 계산하는 제2 계산부; 및
    상기 사용자 기대 가격을 이용하여 상기 이용 가능한 에너지량을 디바이스로 분배하도록 설정하는 전력 분배 결정부를 포함하는 에너지 관리 제어기.
  16. 제15 항에 있어서,
    전력 분배 전략을 설정하는 전략 관리부를 더 포함하되,
    상기 전력 관리부는 상기 사용자 기대 가격에 따라 상기 설정된 전력 분배 전략 중 어느 하나를 선택한 후 상기 이용 가능한 에너지량을 상기 디바이스로 분배하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 제어기.
  17. 적어도 하나의 non-shiftable 디바이스;
    적어도 하나의 controllable 디바이스;
    적어도 하나의 shiftable 디바이스; 및
    사용자 선호가 반영된 사용자 기대 가격과 유틸리티 회사를 통해 제공되는 단위 가격을 참조하여 상기 non-shiftable 디바이스에는 요구되는 에너지를 필수적으로 제공하고, 상기 controllable 디바이스에는 요구되는 에너지 범위 내에서 에너지를 제공하며, 상기 단위 가격이 피크인 시간대에는 상기 shiftable 디바이스에서 에너지 소비가 요구되더라도 에너지를 제공하지 않도록 제어하는 에너지 관리 제어기를 포함하는 스마트 그리드 시스템.
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