KR20190023173A - 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법 - Google Patents

전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법에 관한 것으로, 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 전력 발생부, 전력 발생부로부터의 전기 에너지와 외부 전력 공급원으로부터의 전기 에너지를 충전시키거나 부하로 방전시키는 배터리부, 및 미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 전력 발생부의 전력 전송 경로와 배터리부의 전력 충/방전을 제어하고, 사용자 관리부에서 전력 관리 상황을 확인할 수 있도록 지원하는 통합 관리 제어부를 포함하는바, 시간 동기화 및 통신 누락 등에 따른 리스크를 최소화시켜서 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 통합 관리할 수 있다.

Description

전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법{INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM OF ELECTRIC ENERGY AND MANAGEMENT METHOD THE SAME}
본 발명은 시간 동기화 및 통신 누락 등에 따른 리스크를 최소화시켜서 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 통합 관리할 수 있도록 한 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법에 관한 것이다.
근래에는 태양광 등과 같은 신재생 에너지, 에너지 저장 장치, 전기 자동차 및 지능형 부하 등이 조합된 분산형 에너지 자원이 발달하고 있다. 이로 인하여, 중앙 집중형 운영 메커니즘이 적용된 종래의 전력 계통을 통한 전력 운용 방식은 변화 요구가 잦아지고 있는 실정이다.
특히, 종래의 중앙 집중형 전력 관리 시스템은 발전소의 송전 선로가 연결된 전력 계통을 통해서 일반 가정이나 산업체의 부하 장치들로 전력이 공급되도록 하였고, 태양광 등을 이용해 생성된 전력은 별도의 전력 거래를 통해서만 활용되도록 하였다.
이에, 중앙 집중형의 전력 관리 시스템이라고 하더라도 송전 선로 등의 외부 전력 공급원을 통해 공급받는 외부 전력, 배터리 등에 저장된 전력, 가정이나 산업체 등의 부하로 공급되는 소비 전력, 태양광 발전 등으로 자체 생성한 발전 전력 등이 모두 별도로 계측되고 관리되어야 했다.
따라서, 종래에는 마이크로 그리드형의 전력 관리 시스템이라고 하더라도 외부 전력이나 저장 전력 및 자체 발전 전력들에 대한 계측정보와 제어 정보들의 통신라인들이 복잡하게 구성될 수밖에 없었다. 이렇게 통신 라인들이 복잡하고 허브 등과 같은 통신 모듈들이 다량으로 이용되면, 통신 누락 등의 오류 외에도 각 통신 모듈들 간의 시간 동기화에 따른 리스크 또한 감수해야 하는 문제가 있다.
일 예로, 통신 모듈들 간에 통신이 누락되거나 시간 동기화에 오차가 발생하게 되면, 취득하거나 전송하기 위한 전력 계측 정보와 제어 정보들이 왜곡될 수밖에 없고, 시간 지연에 따른 오차 또한 누적될 수 있다. 이 경우, 전력 관리 시스템에서 전력 운용 알고리즘을 수행하는데도 오류가 발생할 수밖에 없고, 오동작 발생시 그 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있다.
또한, 전력 관리 시스템의 오동작이나 지연 오차에 따른 문제점들에 대비하려다 보면, 외부 전력, 저장 전력 및 자체 발전 전력들에 대한 관리기능과 전력 운용 알고리즘 또한 제한적으로 수행할 수밖에 없게 된다. 특히, 통신 라인이 복잡하고 통신 모듈들이 다량 활용될수록, 그 유지 보수가 복잡하여 관리 비용 또한 더욱 증가할 수밖에 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시간 동기화 및 통신 누락 등에 따른 리스크를 최소화시켜서 다양한 구성 요소들이 용이하게 연계되거나 통합 구성되도록 할 수 있는 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 독립형 또는 연계형 마이크로 그리드 구성시, 다양한 센싱 정보, 제어 정보, 관리 정보 등을 송수신하는 통신 라인들을 줄이고, 그에 따른 통신 모듈과 시간 동기화 유닛 등의 구성들을 최소화할 수 있도록 한다.
또한, 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 하나씩의 관리 모듈에서 효율적으로 통합 관리할 수 있도록 한 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 더불어, 본 발명에서는 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 효율적으로 관리할 수 있도록 하기 위해, 다양하게 설정된 관리 방식이나 전력 운용 알고리즘들을 적절하게 선택해서 적용할 수 있도록 지원함에 추가적인 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 통합 관리 시스템은 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 전력 발생부, 전력 발생부로부터의 전기 에너지와 외부 전력 공급원으로부터의 전기 에너지를 충전시키거나 부하로 방전시키는 배터리부, 및 미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 전력 발생부의 전력 전송 경로와 배터리부의 전력 충/방전을 제어하고, 사용자 관리부에서 전력 관리 상황을 확인할 수 있도록 지원하는 통합 관리 제어부를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 통합 관리 방법은 태양광 발전을 통해 전력 발생부에서 전기 에너지를 생성하는 단계, 생성된 전기 에너지와 외부 전력 공급원으로부터의 전기 에너지를 배터리부에 충전하거나 부하로 공급하는 단계, 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 상기 전력 발생부의 전력 전송 경로와 상기 배터리부의 전력 충/방전을 통합해서 제어하는 단계, 및 사용자 관리부에서 전력 발생부와 배터리부의 전력 관리 상황을 실시간으로 확인하고 제어할 수 있도록 지원하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 통합 관리 시스템 및 그 관리 방법은 시간 동기화 및 통신 누락 등에 따른 리스크를 최소화시켜서 다양한 구성 요소들이 용이하게 연계되거나 통합 구성되도록 할 수 있는 효과가 있다.
이때는 다양한 센싱 정보, 제어 정보, 관리 정보 등을 송수신하는 통신 라인들을 줄이고, 그에 따른 통신 모듈과 동기화 유닛 등의 구성들을 간소화함으로써, 관리 및 유지 비용을 절감하고, 관리 인력을 최소화할 수 있다.
또한, 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 효율적으로 통합 관리함으로써, 그에 따른 정확성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 전력 관리 및 운용 알고리즘들을 적절하게 선택해서 적용할 수 있도록 지원함으로써, 전력 관리 효율을 증대시키면서 그에 따른 이득 상승을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 통합 관리 시스템 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 통합 관리 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 3은 다수 구성된 전기 에너지 통합 관리 시스템의 연계 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 에너지 통합 관리 시스템 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 전기 에너지 통합 관리 시스템은 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 전력 발생부(100), 전력 발생부(100)로부터의 전기 에너지와 외부 전력 공급원(300)으로부터의 전기 에너지를 충전시키거나 부하(400)로 방전시키는 배터리부(200), 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 전력 발생부(100)의 전력 전송 경로와 배터리부(200)의 전력 충/방전을 제어하고, 사용자 관리부(600)에서 전력 관리 상황을 확인할 수 있도록 지원하는 통합 관리 제어부(500)를 포함한다.
전력 발생부(100)는 적어도 하나의 PV 발전기(120)를 이용하여 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성한다. 그리고 인버터 등의 전력 변환부(110)를 이용하여 각각의 PV 발전기(120)로부터 생성된 전기 에너지를 직류 또는 교류 형태로 변환한다.
적어도 하나의 PV 발전기(120)에는 복수의 태양 전지(PV)가 배열되도록 구성되는바, 각각의 PV 발전기(120)는 태양 전지들을 이용해서 발전 전력, 즉 전기 에너지를 생성한다. 전력 변환부(110)에서는 직류 전압과 전류 형태의 발전 전력을 교류 전압과 전류로 변환하고, 통합 관리 제어부(500)의 제어에 따라 발전 전력을 배터리부(200)나 부하(400)로 전송한다.
PV 발전기(120)의 경우 다른 발전원으로 치환이 가능하며 풍력, 태양열, 소수력, 바이오 등의 신재생 에너지원이 가능하겠지만, 현실적으로 소음이나 냄새, 환경적인 요인을 고려했을 때, 소규모 수용가 혹은 가정집에서 사용 가능한 발전원으로는 PV 패널을 적용함이 바람직하다.
전력 발생부(100)는 하이브리드 전력 제어 장치로서, PV 발전기(120)의 직류 전압은 컨버터를 통해 직류의 링크 전압으로 변환될 수 있다. PV 발전기(120)의 전력이 부하(400)로 전송되기 위해서는 인버터를 통해 교류 전압으로 변환되어 공급되도록 할 수 있다. 이를 위해, 하이브리드 전력 제어 장치에는 적어도 하나의 인버터와 컨버터 구성들이 구비될 수 있다.
배터리부(200)는 SOC(State of Charge)를 확인할 수 있는 적어도 하나의 배터리를 포함해서 구성된다. 일 예로, 배터리부(200)는 LiB/RFB 등의 배터리를 구비하여 구성되고, 배터리의 SOC 와 OCV(Open Circuit Voltage) 측정 및 계산을 위한 다양한 센서들이 추가로 구성될 수도 있다. 이러한 배터리부(200)는 통합 관리 제어부(500)의 제어에 따라 전력 발생부(100) 및 외부 전력 공급원(300)으로부터의 전기 에너지를 자체 배터리에 충전시키거나, 부하(400) 또는 외부 전력 공급원(300)으로 방전시킬 수 있다.
구체적으로, 배터리부(200)는 통합 관리 제어부(500)로부터 충전 제어신호가 입력되면, 전력 발생부(100) 및 외부 전력 공급원(300)으로부터 입력되는 전기 에너지를 내/외부 배터리에 충전시킨다. 이때, 배터리부(200)는 통합 관리 제어부(500)의 제어에 따라 전력 발생부(100) 및 외부 전력 공급원(300)에서 입력되는 전기 에너지 중 부하(400)의 수요를 제외한 나머지 전기 에너지를 내/외부 배터리에 충전시킨다. 반면, 배터리부(200)는 통합 관리 제어부(500)로부터 방전 제어신호가 입력되면, 배터리의 전기 에너지를 방전시킴으로써 방전되는 전기 에너지가 외부 전력 공급원(300)이나 부하(400)로 전송되도록 한다.
외부 전력 공급원(300)은 발전소 전력을 분배시켜 공급하는 전력 관리기관, 또는 전력 그리드 주관기관 등이 될 수 있다. 외부 전력 공급원(300)은 전기 에너지를 배터리부(200)나 부하(400)로 전송하거나, 전기 에너지를 배터리부(200)로부터 전력을 입력받기도 한다.
통합 관리 제어부(500)는 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 전력 발생부(100)에서 부하(400)로 공급되는 전력량, 배터리부(200)에 충전되는 전력량, 배터리부(200)에서 부하(400)로 공급되는 전력량, 외부 전력 공급원(300)에서 배터리부(200)로 공급되는 전력량, 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력량 등이 제어 및 관리되도록 한다.
또한, 통합 관리 제어부(500)는 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라, 현재 관리되고 있는 전력 관리 상황을 사용자 관리부(600)에서 확인할 수 있도록 지원한다.
구체적으로, 통합 관리 제어부(500)는 전력 발생부(100)에서 부하(400)로 공급되는 전력량 정보, 배터리부(200)의 전력량 정보, 배터리부(200)에서 부하(400)로 공급되는 전력량 정보, 외부 전력 공급원(300)에서 배터리부(200)로 공급되는 전력량 정보, 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력량 정보, 및 각종 센서들을 통해 센싱된 정보들을 모두 맵핑(mapping)한다. 그리고 맵핑된 정보와 데이터들을 사용자 관리부(600)와 별도의 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 등으로 전송하고 공유한다.
사용자 관리부(600)는 통합 관리 제어부(500)로부터 제공되는 각종 전력량 데이터와 전력 관리 정보 및 센싱 정보들을 모니터 등의 표시 장치에 표시하여, 관리자나 사용자가 편리하게 확인할 수 있도록 한다. 이러한 사용자 관리부(600)는 SCADA를 포함하거나 SCADA의 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 통합 관리 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 통합 관리 제어부(500)는 전력 발생부(100)의 발전량을 검출하는 기타정보 계측부(510), 전력 발생부(100)와 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력을 계측하고 제어하는 전력 관리부(520), 배터리부(200)의 충/방전 전력량을 계측하고 충/방전 동작을 제어하는 배터리 제어부(530), 및 미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)를 제어함과 아울러, 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)의 제어 상태 정보를 사용자 관리부(600)로 전송하는 전력 운영 제어부(540)를 포함한다.
기타정보 계측부(510)는 온도, 습도, 소방 등의 센서로부터 파생되는 데이터들을 수집하며 해당되는 출력량을 검출한다. 그리고 검출된 출력량 정보를 전력 운영 제어부(240)로 전송한다. 이러한 기타정보 계측부(510)는 전력 운영 제어부(240)의 제어에 따라 전력 변환부(110)에서 변환된 발전 전력이 배터리부(200)로 공급되어 배터리부(200)에서 충전되도록 하거나, 부하(400)로 전송되어 소비될 수 있도록 한다.
전력 관리부(520)는 전력 발생부(100)에서 부하(400)로 공급되는 전력량, 및 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력량을 각각 계측하고, 계측된 전력량 정보를 전력 운영 제어부(540)로 전송한다. 이러한 전력 관리부(520)는 전력 운영 제어부(540)의 제어에 따라 전력 발생부(100)에서 부하(400)로 공급되는 전력량, 및 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력량을 제어하기도 한다.
배터리 제어부(530)는 배터리부(200)에서 충/방전되는 충/방전 전력량을 실시간으로 검출한다. 실시간으로 검출된 배터리부(200)의 충/방전 전력량 정보는 전력 운영 제어부(540)로 전송한다. 이러한 배터리 제어부(530)는 전력 운영 제어부(540)의 제어에 따라 배터리부(200)의 충/방전 동작을 제어한다.
전력 운영 제어부(540)는 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530) 각각의 동작들을 실시간으로 제어한다. 그리고 전력 운영 제어부(540)는 사용자 관리부(600)에서 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)의 제어 상태를 화면으로 확인할 수 있도록 지원한다. 이를 위해, 전력 운영 제어부(540)는 실시간으로 제어되는 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)의 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 사용자 관리부(600)로 전송한다. 이때 전력 운영 제어부(540)는 미리 설정 또는 선택되는 통신 프로토콜과 맵핑 방식에 따라 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들 처리한다. 그리고 처리된 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 사용자 관리부(600)로 실시간 전송함으로써, 사용자 관리부(600) 화면에 상기 정보들이 표시될 수 있도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 운영 제어부(540)는 데이터 송/수신부(541), 데이터 처리부(542), 리얼타임 DB(243), 데이터 베이스(544), 알고리즘 설정부(546), 논리 제어 회로부(545), 인터페이스부(547), 환경 설정부(548), 프로토콜 구성부(549)를 포함한다.
데이터 송/수신부(541)는 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)와 각각 센싱 정보, 전력량 정보 및 제어 신호들을 송/수신한다. 이러한 데이터 송/수신부(541)는 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)로부터 각각 수신되는 센싱 정보 및 전력량 정보들을 프로토콜 구성부(549)로부터 제공되는 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보에 맞게 변환하여 데이터 처리부(542)로 전송한다. 그리고 데이터 처리부(542)를 통해 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)를 각각 제어하기 위한 제어신호가 입력되면, 각각의 제어신호들을 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보에 맞게 변환하여 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)로 전송한다.
데이터 처리부(542)는 데이터 송/수신부(541)를 통해 입력되는 센싱 정보 및 전력량 정보들을 구분하여 리얼타임 DB(243), 및 데이터 베이스(544)에 선택적으로 저장한다. 센싱 정보 및 전력량 정보들은 히스토리 관리 여부로 구분되는바, 장기적인 데이터 관리가 필요하면 데이터 베이스(544)에 저장하고, 일시적인 관리가 필요할 때는 리얼타임 DB(243)에 저장한다.
알고리즘 설정부(546)는 전력 발생부(100)와 배터리부(200) 및 외부 전력 공급원(300)으로부터의 전력을 운용하기 위해 미리 설정된 전력 운용 알고리즘을 저장한다. 그리고 사용자 관리부(600)나 환경 설정부(548)를 통해 선택되는 전력 운용 알고리즘을 논리 제어 회로부(545)로 공유한다.
논리 제어 회로부(545)는 환경 설정부(548)를 통해 사용자 관리부(600)에 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)의 계측 정보, 제어 상태 정보, 센싱 정보들을 전송한다. 이를 위해, 논리 제어 회로부(545)는 각 부의 제어 상태 정보들이 사용자 관리부(600) 화면에 표시할 수 있도록 하기 위해, 알림 설정 정보, 데이터 추출 설정 정보, 필요 데이터 저장 설정 기능 등을 설정하고 적용한다. 즉, 논리 제어 회로부(545)는 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)의 제어 상태 정보가 사용자 관리부(600)로 전송될 수 있도록, 알림 설정 정보, 데이터 추출 설정 정보, 필요 데이터 저장 설정 정보를 적용하여 제어 상태 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 논리 제어 회로부(545)는 알림 설정부의 알림 설정 기능에 따라, 어떠한 계측 정보, 제어 상태 정보, 센싱 정보들을 선택해서 표시할 것인지, 정보 알림 및 경보 단계를 어느 단계로 설정할 것인지, 경보 수준에 도달 시 어떤 방법으로 사용자 관리부(600)에 알릴 것인지 등을 설정한다. 그리고 데이터 추출 설정부의 데이터 추출 기능에 따라서는 어떠한 제어 상태 정보들을 표시할 것인지, 주기는 얼마로 설정할 것인지, 어떤 형식의 파일로 정보들을 추출하여 표시할 것인지 등을 결정한다.
데이터 저장 설정부의 데이터 저장 설정 기능에 따라서는 사용자가 원하는 제어 상태 정보들로 유추해낼 수 있거나 시, 일, 주, 월, 분기, 년 등 주기적으로 감시해야 할 필요성이 있다고 판단될 때, 일정한 형식을 갖춰 인쇄되거나 파일로 저장될 수 있도록 한다.
이와 더불어, 논리 제어 회로부(545)의 응용 프로그램 정보는 논리 프로세서의 프로세싱 범위 내에서 확장 및 추가될 수 있으며, 논리 회로는 Operation main logic, Safety logic, Communication logic 등으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 Operation main logic으로 구성된 예를 설명하며, 이외의 Logic 들은 구성 요소들과 전력량계 타입 등에 의해 변환시켜 적용 가능하다.
한편, 논리 제어 회로부(545)는 인터페이스부(547)를 통해서 전력 운용 알고리즘을 선택적으로 읽어들이고, 읽어들인 전력 운용 알고리즘에 따라 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530) 각각을 제어할 수 있다. 여기서, 전력 운용 알고리즘은 전력 발생부(100)의 전력 발전량과 부하(400) 측의 부하량을 미리 설정된 기간 간격으로 예측하고, 예측 결과에 따라 미리 설정된 시간 간격으로 전력 발생부(100)의 전력 전송 및 배터리부(200)의 충/방전, 및 외부 전력 공급원(300)의 전력 수급을 제어할 수 있도록 설정될 수 있다. 이에, 논리 제어 회로부(545)는 전력 운용 알고리즘에 따라 전력 발생부(100), 배터리부(200), 및 외부 전력 공급원(300)의 전력 수급량을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성한다. 그리고 제어 신호들을 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530)로 각각 제공하여, 전력 발생부(100), 배터리부(200), 및 외부 전력 공급원(300)의 전력 수급량이 제어되도록 한다.
환경 설정부(548)는 논리 제어 회로부(545)로부터의 수신되는 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530) 각각의 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 통신 프로토콜과 맵핑 방식에 맞게 처리하여 사용자 관리부(600)로 제공한다.
이때, 프로토콜 구성부(549)는 데이터 송/수신부(541)와 환경 설정부(548)에 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보를 지원하는바, 환경 설정부(548)는 프로토콜 구성부(549)의 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보에 따라 기타정보 계측부(510), 전력 관리부(520), 및 배터리 제어부(530) 각각의 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 통신 프로토콜과 맵핑 방식에 맞게 처리하여 사용자 관리부(600)로 제공할 수 있게 된다.
전력 관리 시스템에서 관리되는 전력 용량이 일반 가정이나 주택가의 부하에 한정되는 경우일수록, 환경 설정부(548) 구성에 의해 전력 관리 시스템의 기능 추가, 변경, 제거 기능이 용이하게 설정 및 변경될 수 있다.
도 3은 다수 구성된 전기 에너지 통합 관리 시스템의 연계 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 지역이나 영역별로 전력 관리 시스템이 다수 사이트(Site A 내지 Site C)로 분포되어 설정된 경우, 각 사이트(Site A 내지 Site C)의 통합 관리 제어부(500)들은 사용자 관리부(600)와 별도의 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 등을 통해 연계 구성될 수 있다.
이때, 각 사이트(Site A 내지 Site C)의 통합 관리 제어부(500)들은 각 사이트(Site A 내지 Site C)의 전력 발생부(100)에서 부하(400)로 공급되는 전력량 정보, 배터리부(200)의 전력량 정보, 배터리부(200)에서 부하(400)로 공급되는 전력량 정보, 외부 전력 공급원(300)에서 배터리부(200)로 공급되는 전력량 정보, 외부 전력 공급원(300)에서 부하(400)로 전송되는 전력량 정보, 및 각종 센서들을 통해 센싱된 정보들을 모두 사용자 관리부(600)와 SCADA 등과 공유할 수 있다.
이렇게, 각 사이트(Site A 내지 Site C)의 통합 관리 제어부(500)들이 해당 사이트들의 전력 운용을 통합해서 관리하게 되면, 통신 라인 간의 시간 동기화 및 통신 누락 등에 따른 리스크를 최소화시켜서 다양한 구성 요소들이 용이하게 연계되도록 할 수 있다. 특히, 각 사이트(Site A 내지 Site C) 별로 센싱 정보, 제어 정보, 관리 정보 등을 송수신하는 통신 라인들을 줄이고, 그에 따른 통신 모듈과 동기화 유닛 등의 구성들을 간소화함으로써, 관리 및 유지 비용을 절감하고, 관리 인력을 최소화할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 태양광 발전 전력, 저장 전력, 부하로 공급되는 전력, 외부 전력 공급원으로부터의 공급받는 전력 등을 효율적으로 통합 관리함으로써, 그에 따른 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 전력 관리 및 운용 알고리즘들을 적절하게 선택해서 적용할 수 있도록 지원함으로써, 전력 관리 효율을 증대시키면서 그에 따른 이득 상승을 기대할 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시 예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시 예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 전력 발생부
200: 배터리부
300: 외부 전력 공급원
400: 부하
500: 통합 관리 제어부
600: 사용자 관리부

Claims (14)

  1. 태양광 발전으로 전기 에너지를 생성하는 전력 발생부;
    상기 전력 발생부로부터의 전기 에너지와 외부 전력 공급원으로부터의 전기 에너지를 충전시키거나 부하로 방전시키는 배터리부; 및
    미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 전력 발생부의 전력 전송 경로와 상기 배터리부의 전력 충/방전을 제어하고, 사용자 관리부에서 전력 관리 상황을 확인할 수 있도록 지원하는 통합 관리 제어부를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 관리 제어부는
    미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 전력 발생부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 상기 배터리부에 충전되는 전력량, 상기 배터리부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 상기 외부 전력 공급원에서 상기 배터리부로 공급되는 전력량, 상기 외부 전력 공급원에서 상기 부하로 전송되는 전력량 중 적어도 하나의 전력량을 제어하고,
    상기 적어도 하나의 전력량 제어 상황을 상기 사용자 관리부에서 확인 및 표시할 수 있도록 지원하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 관리 제어부는
    기타정보 계측부;
    상기 전력 발생부와 상기 외부 전력 공급원에서 상기 부하로 전송되는 전력을 계측하고 제어하는 전력 관리부;
    상기 배터리부의 충/방전 전력량을 계측하고 충/방전 동작을 제어하는 배터리 제어부; 및
    미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부를 제어함과 아울러, 상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부의 제어 상태 정보를 상기 사용자 관리부로 전송하는 전력 운영 제어부를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 통합 관리 제어부는
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부와 각각 센싱 정보, 전력량 정보 및 제어 신호를 송수신하는 데이터 송수신부;
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 센싱 정보, 전력량 정보 및 제어 신호를 선택적으로 리얼타임 DB와 데이터 베이스에 저장하는 데이터 처리부;
    상기 미리 설정된 전력 운용 알고리즘이 저장된 알고리즘 설정부; 및
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부의 제어 상태 정보가 상기 사용자 관리부로 전송될 수 있도록 상기 제어 상태 정보를 생성하는 논리 제어 회로부를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전력 운영 제어부는
    상기 논리 제어 회로부로부터 수신되는 상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 상기 사용자 관리부에서 표시할 수 있도록 제공하는 환경 설정부; 및
    상기 데이터 송/수신부와 상기 환경 설정부에 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보를 지원하는 프로토콜 구성부를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 환경 설정부는
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 센싱 정보들을 상기 프로토콜 구성부의 통신 프로토콜 설정 정보와 상기 맵핑 정보에 맞게 처리하여 상기 사용자 관리부로 제공하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 논리 제어 회로부는
    상기 인터페이스부를 통해서 미리 설정된 전력 운용 알고리즘을 선택적으로 읽어들이고, 선택해서 읽어들인 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각을 제어하는
    전기 에너지 통합 관리 시스템.
  8. 태양광 발전을 통해 전력 발생부에서 전기 에너지를 생성하는 단계;
    상기 생성된 전기 에너지와 외부 전력 공급원으로부터의 전기 에너지를 배터리부에 충전하거나 부하로 공급하는 단계;
    미리 설정된 전력 운용 알고리즘이나 전력 관리 방식에 따라 상기 전력 발생부의 전력 전송 경로와 상기 배터리부의 전력 충/방전을 통합해서 제어하는 단계; 및
    사용자 관리부에서 상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 전력 관리 상황을 실시간으로 확인하고 제어할 수 있도록 지원하는 단계를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 통합 제어 단계는
    미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 전력 발생부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 상기 배터리부에 충전되는 전력량, 상기 배터리부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 외부 전력 공급원에서 상기 배터리부로 공급되는 전력량, 상기 외부 전력 공급원에서 상기 부하로 전송되는 전력량 중 적어도 하나의 전력량을 제어하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 통합 제어 단계는
    상기 전력 발생부의 발전량을 검출하는 단계;
    상기 전력 발생부와 상기 외부 전력 공급원에서 상기 부하로 전송되는 전력을 계측하는 단계;
    상기 배터리부의 충/방전 전력량을 계측하고 충/방전 동작을 제어하는 단계;
    상기 미리 설정된 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 전력 발생부의 발전량, 상기 배터리부 충/방전 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 전력 발생부의 발전량, 상기 배터리부 충/방전 동작 정보를 상기 사용자 관리부로 전송하는 단계를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 통합 제어 단계는
    상기 전력 발생부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 상기 배터리부에 충전되는 전력량, 상기 배터리부에서 상기 부하로 공급되는 전력량, 상기 외부 전력 공급원에서 상기 배터리부로 공급되는 전력량, 상기 외부 전력 공급원에서 상기 부하로 전송되는 전력량 정보 및 제어 신호를 송수신하는 단계; 및
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 센싱 정보, 전력량 정보 및 제어 신호를 선택적으로 리얼타임 DB와 데이터 베이스에 저장하는 단계를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    사용자 관리부에서 상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 전력 관리 상황을 실시간으로 확인할 수 있도록 지원하는 단계는
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 환경 설정부를 이용해 상기 사용자 관리부에서 표시할 수 있도록 전송하는 단계; 및
    상기 환경 설정부에 통신 프로토콜 설정 정보와 맵핑 정보를 지원하는 단계를 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 제어 상태 정보, 및 다양한 센싱 정보들을 상기 사용자 관리부에서 표시할 수 있도록 전송하는 단계는
    상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각의 계측 정보, 제어 상태 정보, 및 센싱 정보들을 상기 통신 프로토콜 설정 정보와 상기 맵핑 정보에 맞게 처리하여 상기 사용자 관리부로 제공하는 단계를 더 포함하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 발생부와 상기 배터리부의 통합 제어 단계는
    인터페이스부를 통해서 미리 설정된 전력 운용 알고리즘을 선택적으로 읽어들이고, 선택해서 읽어들인 전력 운용 알고리즘에 따라 상기 기타정보 계측부, 상기 전력 관리부, 및 상기 배터리 제어부 각각을 제어하는
    전기 에너지 통합 관리 방법.
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