KR20160129471A - 공동주거 단지 전력 거래 시스템 및 그 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 공동주거 단지 전력 거래 시스템은, 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하며, 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 제공하는 판매 가구 에이전트; 상기 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 공급받는 구매 가구 에이전트; 및 상기 판매 전력 정보 및 상기 구매 요청 정보에 기초하여 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래를 매칭시키며, 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래 내역을 모니터링하고, 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산하는 공동주거 단지 EMS(Energy Management System) 서버를 포함한다.

Description

공동주거 단지 전력 거래 시스템 및 그 운용 방법{ENERGY TRADING SYSTEM FOR RESIDENTIAL COMMUNITY AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예는 다수 가구가 거주하는 아파트 형태의 공동주택 환경 또는 지역 단위의 군집형 주거 단지를 대상으로 개별 가구에서 확보하고 있는 전력 에너지 자원을 이웃의 개별 가구를 위해 공급할 수 있도록 하기 위한 공동주거 단지 전력 거래 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 거래는 중앙의 전력거래소에서 개설한 수요자원 거래 시장을 통한 수요자원 거래 시장이나, 전력 생산업자의 생산된 자원을 판매하는 시장으로 이루어 거래가 이루어진다.
그러나, 다양한 신재생 에너지에 의한 발전이 가능해지고 소규모 발전사업자가 등장하면서 대규모 전력 사업자에 의한 독점적 전력판매 구조가 변화하고 있다. 더불어, 전력거래 시스템에 정보통신 기술을 융합한 스마트 그리드(Smart Grid) 기술이 도입되면서 소비자는 복수의 전력 판매자로부터 전력을 구매하는 것이 가능해지고 소비자가 직접 전력 판매자를 선택하는 것이 가능해졌다.
이러한 스마트 그리드 환경 하의 향상된 전력관리 기반기술을 토대로, 전력 사업자가 공급하는 전력보다 저렴한 전력을 소규모 지역 단위 또는 공동주거 단지 단위 내부에서 효과적으로 생산 및 분배하는 방안이 연구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다수 가구가 거주하는 아파트 형태의 공동주택 환경 또는 다수 가구가 지역적으로 군집하여 거주하는 단지 개념의 주거 단지에서 개별 가구 단위로 전력 생산, 소비, 저장 장치가 융합된 스마트 그리드 환경하에서 단지 레벨에서의 생산된 잉여 전력 자원을 로컬에서 상호 거래할 수 있도록 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템 및 그 운용 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 공동주거 단지 전력 거래 시스템은, 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하며, 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 제공하는 판매 가구 에이전트; 상기 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 공급받는 구매 가구 에이전트; 및 상기 판매 전력 정보 및 상기 구매 요청 정보에 기초하여 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래를 매칭시키며, 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래 내역을 모니터링하고, 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산하는 공동주거 단지 EMS(Energy Management System) 서버를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 다수의 판매 가구 에이전트로부터 제공된 다수의 판매 전력 정보를 공지하고, 상기 구매 가구 에이전트가 적합한 잉여 전력을 제공하는 임의의 판매 가구 에이전트를 선택할 수 있는 전력 거래 게시판을 운용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구매 가구 에이전트는 상기 전력 거래 게시판을 통해 상기 선택된 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 공동주거 단지 EMS 서버에 상기 구매 요청 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 구매 요청 정보에 대응되는 잉여 전력을 상기 판매 가구 에이전트가 상기 구매 가구 에이전트에 제공하도록 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트에 전력 거래 매칭 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구매 가구 에이전트는 전력 예측에 따라 부족한 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 공동주거 단지 EMS 서버에 상기 구매 요청 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 다수의 구매 가구 에이전트로부터 제공된 다수의 구매 요청 정보를 공지하고 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 구매 요청 정보에 대응되는 판매 요청을 입력받을 수 있는 전력 거래 게시판을 운용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각은 상기 전력 거래 내역을 측정하기 위한 개별가구 전력미터를 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각에 구비된 상기 개별가구 전력미터의 측정값을 주기적으로 또는 실시간으로 수집하여 관리할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 구매 가구 에이전트 측으로부터 상기 전력 거래 내역에 대응되는 구매 비용을 지급받아, 상기 판매 가구 에이전트 측에 상기 전력 거래 내역에 대응되는 판매 비용을 지급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각은 전력 소비장치, 전력 생산장치 및 전력 저장장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판매 및 구매 가구 에이전트, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 CAN(Community Area Network) 통신망으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법은, 판매 가구 에이전트는 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하는 단계; 상기 판매 가구 에이전트는 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 공동주거 단지 EMS 서버에 제공하는 단계; 구매 가구 에이전트는 상기 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하는 단계; 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 판매 전력 정보 및 상기 구매 요청 정보에 기초하여 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래를 매칭시키는 단계; 상기 구매 가구 에이전트는 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 공급받는 단계; 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래 내역을 모니터링하는 단계; 및 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 다수 가구가 거주하는 아파트 형태의 공동주거 단지 환경 또는 다수 가구가 군집하여 거주하는 단지 개념의 주거 단지에서 개별 가구 단위로 전력 생산, 소비, 저장 장치가 융합된 스마트 그리드 환경을 구축하고, 단지 레벨에서의 생산된 잉여 전력 자원을 로컬에서 상호 거래할 수 있도록 함으로써, 공동주거 단지 내 개별 가구는 전력 요금을 절약할 수 있다.
또한, 단지 내에서 생산된 전력을 저렴하게 사용할 수 있도록 함으로써, 소수의 전력 사업자에 의해 공급되는 총 전력 공급량을 감소시키고, 전력 공급원을 다변화시킴으로써, 전력 공급 계통의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템은 판매 가구 에이전트 (10a), 구매 가구 에이전트(10b) 및 공동주거 단지 에너지 관리 시스템(Energy Management System, 이하 EMS) 서버(20)를 포함한다.
공동주거 단지는 여러 세대가 한 건축물 안에서 독립된 생활을 할 수 있는 구조로 벽, 복도, 계단, 그 밖의 설비 등을 공동으로 사용하는 건축물을 말한다. 예컨대, 공동주거 단지에는 아파트, 오피스텔, 연립 주택, 다세대 주택, 다가구 주택, 기숙사 등이 있다. 본 실시예에서, 공동주거 단지는 아파트 단지를 예로써 설명하고 있으나, 본 발명의 전력 거래 시스템이 적용되는 공동주거 단지의 주택은 특별히 한정되지 않는다.
판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b)는 공동주거 단지 내 개별 가구에 구비되는 에너지 관리 에이전트(Energy Management Agent, 이하 EMA)이다. 구체적으로, 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b) 각각은 공통주거 단지를 구성하는 개별 가구 내의 전력 소비장치(11a, 11b), 생산 및 저장장치들(12a, 12b)과 연동되어 전력 에너지의 소비, 생산, 저장, 모니터링, 제어 및 관리를 수행하는 시스템이다. 여기서, 소비장치(11a, 11b)는 컴퓨터, TV, 냉장고 등의 각종 가전제품과 전등 시스템을 포함할 수 있다. 생산 및 저장장치들(12a, 12b)은 에너지원을 이용하여 공용전력을 생성하는 발전소를 포함하며, 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 또한, 생산된 전력을 저장할 수 있는 배터리를 포함할 수 있다.
판매 가구 에이전트(10a)는 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하며, 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 제공한다. 구체적으로, 판매 가구 에이전트(10a)는 잉여 전력을 제공하는 전력 판매자로서, 판매 가구의 입주자인 사용자로부터 판매하고자 하는 잉여 전력의 크기와 가격을 입력받아 판매 전력 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)로 송신한다. 그리고, 공동주거 단지EMS 서버(20)로부터 전력 구매자에 대한 정보 및 전력 거래에 관련된 전반적인 정보를 수신할 수 있다. 상기 판매 전력 정보는 판매 전력량 및 판매전력 단가에 관한 정보를 포함할 수 있다.
구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하여 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 제공한다. 그리고, 공동주거 단지EMS 서버(20)로부터 제공된 전력 거래 매칭 정보에 따라 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트(10a)로부터 상기 잉여 전력을 공급받는다. 구체적으로, 구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 제공받는 전력 구매자로서, 구매 가구의 입주자인 사용자로부터 구매하고자 하는 잉여 전력의 크기와 가격을 입력받아 구매 요청 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)로 송신한다. 그리고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)로부터 전력 판매자에 대한 정보 및 전력 거래에 관련된 전반적인 정보를 수신할 수 있다. 상기 구매 요청 정보는 구매 전력량 및 구매전력 단가에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 편의상 개별 가구의 전력 관리 에이전트를 전력 판매자 측인 판매 가구 에이전트(10a)와, 전력 구매자 측인 구매 가구 에이전트(10b)로 구분하여 설명하고 있으나, 실제로 공동주거 단지 내 개별 가구에 구비된 전력 관리 에이전트는 판매 가구 에이전트(10a) 및 구매 가구 에이전트(10b) 중 어느 하나만으로 한정되지 않고, 잉여 전력을 판매하고자 할 경우는 판매 가구 에이전트(10a)로, 타 가구의 잉여 전력을 구매하고자 할 경우는 구매 가구 에이전트(10b)로 기능하며, 잉여 전력의 판매 또는 구매를 위한 소프트웨어와 하드웨어를 모두 공통적으로 구비할 수 있다.
공동주거 단지 EMS 서버(20)는 공동주거 단지 내 개별 가구간 전력 거래에 관한 정보를 수신 및 저장하며, 전력 거래에 관련된 데이터를 처리한다. 구체적으로, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 판매 가구 에이전트(10a)의 판매 전력 정보 및 구매 가구 에이전트(10b)의 구매 요청 정보에 기초하여 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b) 사이의 전력 거래를 매칭시킨다.
일 실시예에서, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 다수의 판매 가구 에이전트(10a)로부터 제공된 다수의 판매 전력 정보를 공동주거 단지 구성 가구들이 파악할 수 있도록 공지하고, 타 가구의 잉여 전력을 제공받고자 하는 구매 가구 에이전트(10b)가 적합한 잉여 전력을 제공하는 임의의 판매 가구 에이전트(10a)를 선택할 수 있는 전력 거래 게시판을 운용할 수 있다. 잉여 전력을 제공받고자 하는 구매 가구 에이전트(10b)는 상기 전력 거래 게시판을 통해 구매하고자 하는 전력의 용량과 가격 등의 조건이 만족되는 판매 전력 정보를 제공한 판매 가구 에이전트(10a)를 선택한다. 그리고, 구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 상기 구매 요청 정보를 전송한다. 그리고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 상기 구매 요청 정보에 대응되는 잉여 전력을 판매 가구 에이전트(10a)가 구매 가구 에이전트(10b)에 제공하도록 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b)에 전력 거래 매칭 정보를 전송한다. 전력 거래 매칭 정보에 따라 판매 가구 에이전트(10a)와 구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 주고 받는다.
다른 실시예에서, 구매 가구 에이전트(10b)는 전력 예측에 따라 부족한 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 구매 요청 정보를 전송할 수 있다. 여기서, 전력 예측은 가구내 생산 전력이 모두 소비된 상황, 또는 전력 요금 누진제를 적용하는 전력 사업자로부터 전력을 공급받는 것보다 공동주거 단지 내 타 가구로부터 잉여 전력을 공급받는 것이 가격 측면에서 유리한 상황을 판단하는 작업일 수 있다. 이러한 전력 예측에 따라 구매 가구 에이전트(10b)는 구매하고자 하는 잉여 전력의 용량 및 원하는 가격대에 관한 정보를 포함하는 구매 요청 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 전송한다. 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 다수의 구매 가구 에이전트(10b)로부터 제공된 다수의 구매 요청 정보를 공동주거 단지 구성 가구들이 파악할 수 있도록 공지하고, 자신 가구의 잉여 전력을 타 가구에 판매하고자 하는 임의의 판매 가구 에이전트로(10a)부터 상기 구매 요청 정보에 대응되는 판매 요청을 입력받을 수 있는 전력 거래 게시판을 운용할 수 있다. 잉여 전력을 판매하고자 하는 판매 가구 에이전트(10a)는 상기 전력 거래 게시판을 통해 판매하고자 하는 전력의 용량과 가격 등의 조건이 만족되는 구매 요청 정보를 제공한 구매 가구 에이전트(10b)를 선택한다. 그리고, 판매 가구 에이전트(10a)는 잉여 전력을 판매하기 위한 판매 전력 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 상기 판매 전력 정보를 전송한다. 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 상기 구매 요청 정보에 대응되는 잉여 전력을 판매 가구 에이전트(10a)가 구매 가구 에이전트(10b)에 제공하도록 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b)에 전력 거래 매칭 정보를 전송한다. 전력 거래 매칭 정보에 따라 판매 가구 에이전트(10a)와 구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 주고 받는다.
공동주거 단지 EMS 서버(20)는 상기 판매 가구 에이전트(10a)와 상기 구매 가구 에이전트(10b) 사이의 전력 거래 내역을 모니터링한다. 이를 위하여, 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b) 각각은 전력 거래 내역을 측정하기 위한 개별가구 전력미터(M1a, M1b)를 구비할 수 있다. 개별가구 전력미터(M1a, M1b)는 동일한 전력미터 기기 안에 공동주거 단지 EMA 서버(20)와 통신을 통해 협약된 거래에 의해 이루어진 전력량에 대하여 전력 용량을 시간 단위 및 가격 단위와 함께 사용하여 외부 전력사업자(30)로부터 공급되는 전력량과 구분하여 측정 및 관리함으로써 전력량을 구분하여 관리할 수 있다. 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 개별가구 전력미터(M1a, M1b)의 측정값을 주기적으로 또는 실시간으로 수집하여 관리할 수 있다. 또한, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 사업자(30)로부터 외부 전력을 공급받으며, 외부 전력의 전력 사용량을 측정하기 위한 총괄 전력미터(M2)를 포함할 수 있다.
그리고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산한다. 구체적으로, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 구매 가구 에이전트(10b) 측으로부터 상기 전력 거래 내역에 대응되는 구매 비용을 지급받아, 상기 판매 가구 에이전트(10a) 측에 상기 전력 거래 내역에 대응되는 판매 비용을 지급할 수 있다. 본 발명에서 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 적어도 하나의 관리서버 및 데이터베이스를 포함할 수 있으며, 다른 서버를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
공동주거 전력 거래 시스템을 구성하는 복수의 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b)와 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력을 공급하기 위한 전력망(EG)과, 데이터를 송수신하기 위한 CAN(Community Area Network) 통신망(CAN)으로 상호 연결될 수 있다. 단, 본 발명의 실시예에서는 CAN 통신망(CAN)을 이용하여 각 구성이 통신하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않는다. CAN 통신망뿐만 아니라, 인터넷, 방송망, 전화망 등을 포함할 수 있고, 유선과 무선을 가리지 않으며, 어떠한 통신 방식을 사용하더라도 무방하다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 다수 가구가 거주하는 아파트 형태의 공동주거 단지 환경 또는 다수 가구가 군집하여 거주하는 단지 개념의 주거 단지에서 전력 생산, 소비, 저장 장치가 융합된 스마트 그리드 환경을 구축하고, 단지 레벨에서의 생산된 잉여 전력 자원을 로컬에서 상호 거래할 수 있도록 함으로써, 공동주거 단지 내 개별 가구는 전력 요금을 절약할 수 있다.
또한, 단지 내에서 생산된 전력을 저렴하게 사용할 수 있도록 함으로써, 소수의 전력 사업자에 의해 공급되는 총 전력 공급량을 감소시키고, 전력 공급원을 다변화시킴으로써, 전력 공급 계통의 안정성을 확보할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주거 단지 환경에서의 전력 거래 시스템의 세부 구성은 1개의 단지 에너지관리 영역(public area for complex community)(100)과 다수개의 개별 가구 주거 공간 에너지관리 영역(residential home area)(200)로 구분된다. 단지 에너지관리 영역(100)에서는 단지 전체의 에너지관리 서버로서의 기능을 담당하기 위한 단지 에너지 관리 서버(C-EMS, community Energy Management Server), 단지 에너지관리 담당자에 의해 관리자의 요구를 입력 및 에너지관리 정보를 제공하여 확인할 수 있도록 하는 단지 에너지 정보 표시장치(C-EID, community Energy Information Display), 단지 전체의 전력 사업자(Service Provider)(300)로부터의 전력 양방향 소비 또는 공급에 대한 미터링 기능을 제공하기 위한 스마트 미터인 유틸리티 미터(utility meter), 외부 유틸리티와의 연결 및 개별 가구 에너지관리 시스템과의 네트워크 연결을 담당하기 위한 단지 게이트웨이(C-gateway, community gateway) 및 이들 장치들을 상호 연결하기 위한 단지 네트워크(CAN, Community Area Network)로 구성될 수 있다.
한편, 다수 개의 개별 가구로 구성되는 주거 공간 에너지관리 영역(200)의 개별 가구는 외부 단지 에너지관리 시스템과의 연결을 담당하기 위한 홈 게이트웨이(HES gateway), 개별 가구의 전체 전력 소비량 및 공급량의 양방향 전력 흐름을 측정하기 위한 스마트 미터인 개별 가구 전력 미터기(C-Meter, community meter), 개별 가구에서 전체적인 에너지관리 기능을 총괄하기 위한 에너지 관리 에이전트(EMA, Energy Management Agent), 사용자의 선호도 정보 입력 및 개별 가구에서의 전력 정보를 표시하기 위한 에너지 정보 표시장치(EID, Energy Information Display), 단독 주택일 경우 사용될 수 있는 전기차동차 충전 스테이션(EVC, Electric Vehicle Charger) 및 전기자동차(EV, Electric Vehicle), 그리고, 분산 로컬 전력 생산 기능을 제공하는 분단 전력 생산 장치(DG, Distributed Generation), 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System), 전력 조절 및 제어 기능을 제공하는 PCS(Power Conditioning system) 장치가 포함되는 분산 전력 자원(DER, Distributed Energy Resources) 및 개별 가구 내 스마트 가전(SA, Smart Appliance), 스마트 플러그(SP, Smart Plug)와 레거시 가전(LA, Legacy Appliance)로 구성되는 전력 부하(EL, Electric Load)인 가전기기와 더불어 이들 장치들을 상호 연결하는 홈 네트워크(HAN, Home Area Network)로 구성될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템은 네트워크 측면에서 계층적인 구성을 갖는다. 개별 가구의 에너지관리 시스템은 HAN(Home Area Network)에 의하여 연결되는 네트워크로 구성되고, 외부 네트워크와 연결되기 위해서는 홈 게이트웨이(HES gateway)를 통해 연결된다. 또한, 개별 가구의 전력 양방향 흐름을 미터링 하기 위해 단지 관리 사무소 소유의 개별 가구용 스마트 미터(C-meter, community meter)가 사용된다. 이러한 구성에서 홈 게이트웨이(HES gateway)와 개별 가구용 스마트 미터(C-Meter)가 단지 네트워크(CAN, Community Area Network)의 경계 포인트가 된다. 또한, 단지 네트워크(CAN)는 다수 개의 홈 네트워크(HAN)와 상호연결하고 이들을 외부 광역 네트워크(WAN)에 연결되도록 한다. 단지 네트워크(CAN)는 외부 광역 네트워크(WAN)에 연결하기 위해 단지 게이트웨이(C-gateway)를 통해 외부 서비스 사업자(Service Provider)와 연결되도록 하고, 단지에서 전체 통합적으로 사용되는 양방향 전력 미터링을 가능하도록 하기 위한 전력 사업자(Service Provider) 소유의 스마트 미터(utility meter)가 사용되며, 이 단지 게이트웨이(C-gateway)와 유틸리티 미터기(utility meter)가 단지 네트워크(CAN)와 외부 광역 네트워크(WAN)의 경계 포인트가 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 개별 가구의 전력 생산/저장 장치에서 여분의 잉여 전력을 확보하고 있는 판매 가구 에이전트(10a)가 잉여 전력의 판매를 공시하는 경우에서의 단지 내 전력 거래에 대한 절차를 보여주고 있다.
먼저, 판매 가구 에이전트(10a)는 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하고, 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 제공한다(S110). 구체적으로, 전력 자원의 여유분을 확보하고 있는 판매 가구 에이전트(10a)는 내부 생산/저장/소비 전력 자원 현황을 분석한 후 판매 가능한 전력 자원을 결정하게 된다. 그리고, 판매 가능한 전력 자원이 있는 경우 개별 가구 내부 및 단지 등의 외부 상황 정보를 기반으로 전력 판매를 위한 가격을 결정하게 된다. 이러한 단계를 거쳐 판매 가구 에이전트(10a)는 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 판매 가능한 전력 자원의 공시를 요청한다. 이 과정에서의 전력 거래 공시 요청에 포함될 수 있는 값으로 판매 가능한 전력 자원의 용량, 판매 하고자 하는 전력 자원의 가격 정보가 전달될 수 있다.
다음으로, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 자원 판매에 대한 공시 내용을 게시판을 통하여 게시하거나 전력 가구 구매자가 포함되는 거래시스템 참여자들에게 방송 메시지를 통해 판매 가능한 전력 자원의 용량 및 가격 정보를 공지할 수 있다(S120). 이렇게 제공된 정보를 바탕으로 구매 가구 에이전트(10b)는 전력 자원 구매가 필요할 경우 필요한 전력 자원의 용량과 전력 자원 구매 가격을 단지 에너지관리 서버에 제공함으로써 구매를 요청한다.
다른 실시예에서, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 이러한 정보 공시 및 구매 요청의 과정이 입찰 형태의 거래 시스템으로 구비되어, 전력 판매 가구에 의해 판매 가능한 전력 자원 용량에 대한 정보가 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 제출되면, 해당 전력자원 용량을 게시판을 통해 게시하게 된다. 그리고, 게시된 정보를 바탕으로 전력 구매가 필요한 가구에서는 구매하고자 하는 가격과 필요 전력 자원의 용량 정보를 포함하여 구매 입찰에 참여하게 된다(S130).
다음으로, 구매 가구 에이전트(10b)는 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하여 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 전송하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 판매 전력 정보 및 구매 요청 정보에 기초하여 판매 및 구매 가구 에이전트(10a, 10b) 사이의 전력 거래를 매칭시킨다. 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 구매자 가구와 구매 전력 자원 용량, 구매 전력 가격을 결정하고 전력 구매 가구와 전력 판매 가구에 각각 거래가 이루어질 전력 자원 용량 및 가격 정보를 전달하게 된다 S140).
이러한 과정이 완료되면, 공동주거 단지 EMS 서버(20)의 전력 거래 내용 감시 및 관리 기능을 바탕으로 전력 판매 가구와 전력 구매 가구 간의 전력 자원에 대한 전달이 이루어지게 된다. 이때 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 거래 내용을 감시/관리 하기 위하여 거래 참여자의 전력 스마트 미터의 정보 구독을 통하여 거래 내용을 확인/관리하게 된다 (S150).
이렇게 전력 거래가 완료되면, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 거래에 대한 내용을 정산하기 이하여 전력 구매자 가구로부터 전력 자원 구매 비용을 정산 받고, 판매자 가구에는 판매 비용을 지불하게 된다(S160).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 전술된 실시예와 달리 개별 가구의 전력 생산/저장 장치에서 전력 자원이 부족하여 구매를 필요로 하는 구매 가구 에이전트(10b)에서 전력 구매를 요청하는 경우에서의 단지 내 전력 거래에 대한 절차를 보여주고 있다.
먼저, 구매 가구 에이전트(10b)는 전력 예측에 따라 부족한 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 상기 구매 요청 정보를 전송한다(S210). 구체적으로, 전력 구매자 가구에서는 내부 전력자원 현황을 분석하고 현재의 소비량, 요금, 소비량 예측을 분석하고, 이를 기반으로 구매 전력 자원의 용량 및 가격을 결정하게 된다. 이어서, 전력 구매자 가구에서는 단지 에너지관리 서버 시스템에 전력 거래를 통해 확보하고자 하는 전력 자원 구매 공시를 요청하게 된다.
다음으로, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 다수의 구매 가구 에이전트(10b)로부터 제공된 다수의 구매 요청 정보를 공지하고 임의의 판매 가구 에이전트(10a)로부터 상기 구매 요청 정보에 대응되는 판매 요청을 입력받을 수 있는 전력 거래 게시판을 운용한다(S220). 구체적으로, 전력 구매 요청을 받은 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 구매자 가구에 의해 요청된 구매 의사를 게시판에 공시하거나 거래 시스템에 참여하고 있는 다른 개별 가구에 전력 구매 전력 자원 용량과 전력 자원 구매 가격에 대한 정보를 전달할 수 있다. 이러한, 절차를 거쳐 전력 판매가 가능한 가구에서는 전력 자원 판매가 가능한 전력 자원 용량 및 전력 판매 가격으로 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 거래를 요청한다.
다른 실시예에서, 이러한 구매 요청, 공시, 판매 요청 등의 일련의 과정은 입찰 프로세스를 통해서도 진행할 수 있다(S230). 입찰 프로세스가 포함된 절차에서는 구매 가능한 전력 자원 용량을 게시판을 통한 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 공시/게시하고 일련의 입찰 프로세스를 진행하게 된다. 이러한 구매 전력 자원 용량 정보를 바탕으로 전력 판매 가구에서는 판매 가능한 가격과 판매 가능한 전력 자원 용량을 가지고 공동주거 단지 EMS 서버(20)에 입찰 관리 프로세스에 이루어지는 입찰에 참여하게 된다.
다음으로, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 거래 매칭 정보 또는 입찰 정보를 바탕으로 전력 자원 판매자와 판매 전력 자원 용량 및 판매 전력 가격을 결정하여 각각 전력 자원 판매자와 구매자에게 통보하게 된다(S240).
공동주거 단지 EMS 서버(20)로부터의 전력 거래 정보를 바탕으로 전력 자원 판매자와 구매 가구에서는 서로 간의 전력 자원의 전달이 이루어지고, 이 때 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 전력 판매 가구의 스마트 미터와 전력 구매 가구의 스마트 미터 에너지 정보 구독을 통하여 단지 내 전력 거래에 대한 관리 과정을 수행하게 된다(S250).
이렇게 전력 거래 과정에 따른 전력 자원의 전달이 이루어지면, 공동주거 단지 EMS 서버(20)는 구매 비용에 대한 정산 및 판매 비용에 대한 정산이 이루어지게 된다(S260).
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10a: 판매 가구 에이전트 10b: 구매 가구 에이전트
11a, 11b: 소비장치 12a, 12b: 생산/저장장치
20: 공동주거 단지 EMS 서버 30: 전력 사업자
M1a, M1b: 개별가구 전력미터 M2: 총괄 전력미터
CAN: CAN 통신망 EG: 전력망

Claims (12)

  1. 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하며, 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 제공하는 판매 가구 에이전트;
    상기 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 공급받는 구매 가구 에이전트; 및
    상기 판매 전력 정보 및 상기 구매 요청 정보에 기초하여 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래를 매칭시키며, 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래 내역을 모니터링하고, 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산하는 공동주거 단지 EMS(Energy Management System) 서버를 포함하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는
    다수의 판매 가구 에이전트로부터 제공된 다수의 판매 전력 정보를 공지하고, 상기 구매 가구 에이전트가 적합한 잉여 전력을 제공하는 임의의 판매 가구 에이전트를 선택할 수 있는 전력 거래 게시판을 운용함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구매 가구 에이전트는 상기 전력 거래 게시판을 통해 상기 선택된 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 공동주거 단지 EMS 서버에 상기 구매 요청 정보를 전송함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는
    상기 구매 요청 정보에 대응되는 잉여 전력을 상기 판매 가구 에이전트가 상기 구매 가구 에이전트에 제공하도록 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트에 전력 거래 매칭 정보를 전송함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구매 가구 에이전트는 전력 예측에 따라 부족한 전력을 구매하기 위한 구매 요청 정보를 생성하고, 상기 공동주거 단지 EMS 서버에 상기 구매 요청 정보를 전송함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는
    다수의 구매 가구 에이전트로부터 제공된 다수의 구매 요청 정보를 공지하고 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 구매 요청 정보에 대응되는 판매 요청을 입력받을 수 있는 전력 거래 게시판을 운용함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각은 상기 전력 거래 내역을 측정하기 위한 개별가구 전력미터를 구비함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는
    상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각에 구비된 상기 개별가구 전력미터의 측정값을 주기적으로 또는 실시간으로 수집하여 관리함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는
    상기 구매 가구 에이전트 측으로부터 상기 전력 거래 내역에 대응되는 구매 비용을 지급받아, 상기 판매 가구 에이전트 측에 상기 전력 거래 내역에 대응되는 판매 비용을 지급함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 판매 및 구매 가구 에이전트 각각은 전력 소비장치, 전력 생산장치 및 전력 저장장치를 포함함을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 판매 및 구매 가구 에이전트, 상기 공동주거 단지 EMS 서버는 CAN(Community Area Network) 통신망으로 연결됨을 특징으로 하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템.
  12. 판매 가구 에이전트는 개별 가구 내에서 생산 또는 저장되는 내부 전력 중 외부에 판매하기 위한 잉여 전력의 용량 및 가격을 결정하는 단계;
    상기 판매 가구 에이전트는 상기 결정된 잉여 전력의 용량 및 가격에 관한 판매 전력 정보를 공동주거 단지 EMS 서버에 제공하는 단계;
    구매 가구 에이전트는 상기 잉여 전력을 공급받기 위한 구매 요청 정보를 생성하는 단계;
    상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 판매 전력 정보 및 상기 구매 요청 정보에 기초하여 상기 판매 및 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래를 매칭시키는 단계;
    상기 구매 가구 에이전트는 상기 구매 요청 정보에 대응되는 임의의 판매 가구 에이전트로부터 상기 잉여 전력을 공급받는 단계;
    상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 판매 가구 에이전트와 상기 구매 가구 에이전트 사이의 전력 거래 내역을 모니터링하는 단계; 및
    상기 공동주거 단지 EMS 서버는 상기 전력 거래 내역에 기초하여 전력 거래 요금을 정산하는 단계를 포함하는 공동주거 단지 전력 거래 시스템의 운용 방법.
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