KR20210107478A - 블록체인 기반 dc 전력 거래 시스템 - Google Patents

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KR20210107478A
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Abstract

본 발명은 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 관한 것으로서, 블록체인 기술을 기반으로 전기자동차와 신재생에너지를 연계한 전력 거래 플랫폼을 제공하여 실시간으로 직접 전력을 거래할 수 있도록 하고, 전력 거래시 발생하는 방대한 전력거래정보를 효과적이고 투명하게 관리할 수 있는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 신재생에너지 발전원에서 생산되는 전력을 에너지저장장치에 저장하고, 에너지저장장치에 저장된 전력을 전기자동차 충전소 또는 신재생에너지 발전원 인근의 공동체 또는 지역사회의 상용전력계통과 연계함으로써 소규모 분산자원과 소비자 사이에 실시간으로 전력 거래가 가능하고, 신재생에너지 및 에너지저장장치가 결합된 DC 그리드 또는 마이크로 그리드 환경에서 소규모 분산자원과 전력 소비자가 기존의 중앙 집중방식의 전력거래가 아닌 블록체인 기술을 활용하여 상호간 탈중앙화된 투명하고 안전한 전력거래를 할 수 있고, 전력 생산과 수요를 정확하게 예측 및 분석할 수 있다.
본　 특허는 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다.(No.과제번호 :20192010107050)

Description

블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템{Blockchain-based DC power trading system in public community}
본 발명은 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블록체인 기술을 기반으로 전기자동차와 신재생에너지를 연계한 전력 거래 플랫폼을 제공하여 실시간으로 직접 전력을 거래할 수 있도록 하고, 전력 거래시 발생하는 방대한 전력거래정보를 효과적이고 투명하게 관리할 수 있는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 관한 것이다.
전력은 대형 발전소에서 생산하여, 송전 및 배전 선로를 따라 각 수요처(고객)에게로 전달되며, 이러한 전력을 사고파는 것은 다음과 같이 크게 세 가지 정도의 형태로 나누어져 있다.
첫째, 정부 또는 정부 산하 기관(Utility)의 강력한 통제하에서 각 수요처의 전기 사용분에 대한 계량을 통한 단순히 요금을 부과하는 형태이다. 이는 일반적으로 저개발국에서 이루어지는 형태로 전력 시장이 없는 형태이다.
둘째, 우리나라와 같이 전력을 사고파는 시장은 있지만, 여전히 정부와 기간이 통제하는 형태이다.
마지막으로, 북미나 유럽 일부 국가 등 정부와 기관은 국가 기간망인 전력시스템의 안정적인 운영을 위한 강력한 감독만 할 뿐, 전력의 거래는 순수 시장의 원리원칙에서 작동하도록 한 시장의 형태이다.
하지만, 이러한 전력산업에 커다란 변화를 가지고 온 것이 신재생에너지 발전원들을 포함한 소규모 분산전원들이다. 이러한 분산전원들로 인해 시장의 유무 문제나 형태의 문제가 아니라 새로운 시장 환경이 필요로 해졌다. 소규모 분산전원은 그 용량에 따라 송전선로에 접속되기도 하지만, 이제까지의 대형발전소와는 달리 배전선로에 연결되어 수요처와 함께 발전소가 있는 형태로 산업의 형태로 바꾸어가고 있다.
이러한 변화들로, 전력 수요처인 도시와 거리가 먼 대형발전소로부터의 송전에만 의지함에 따른 송전 손실과 운영의 어려움을 겪던 전력산업에 커다란 변화가 시작되었다.
이와 같은 DC 그리드 기술은 전력망의 운용 효율을 증대시키는데 많은 역할을 하고 있지만, 이러한 DC 그리드 기술은 물리적인 전력망을 운영하는데 초점을 두고 있기 때문에 전력 거래에 대한 정산 및 과금의 실시간성은 부족하며, 또한 현물에 대한 금융거래이기 때문에 금융시스템을 따로 구축해야 한다는 문제점 역시 여전히 가지고 있다.
따라서, 사람을 대신하여 실시간 전력시장 환경 및 조건에 따라 자동으로 전력을 거래할 수 있도록 사용자의 판단을 입력받아 스스로 실행하는 장치와 그 운영기술이 필요하다. 또한, 이렇게 자동화된 전력 거래가 투명함과 신뢰성을 가진 금융거래여야만 할 것이다. 즉, 소규모 분산전원과 소비자 사이의 전력 거래를 위한 자동화 기반의 전력거래플랫폼 및 이를 운영하는 운영시스템이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1075958호 대한민국 등록특허 제10-1035398호 대한민국 등록특허 제10-1757802호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 특정 지역 내에서 소규모 발전사업자, 에너지저장사업자, 전력소비자를 포함하는 프로슈머들 상호간 그리고, 프로슈머들과 상용전력계통 상호간 실시간으로 소규모 전력 거래가 가능한 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 DC 그리드를 통해 소규모 전력 거래시장을 활성화하여 기존 한전계통을 이용한 전력 거래의 한계를 극복하고, 소규모 거래 시장과 한전계통을 연계할 수 있는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 신재생에너지 및 에너지저장장치가 결합된 DC 그리드 환경에서 소규모 발전사업자와 전력소비자가 기존의 중앙 집중방식의 전력거래가 아닌 블록체인 기술을 활용하여 상호간 탈중앙화된 투명하고 안전한 전력거래를 할 수 있고, 전력 생산과 수요를 정확하게 예측 및 분석할 수 있으며, 실시간 신속한 전력 거래 및 정산 가능한 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 블록체인의 스마트 컨트랙트 기술을 활용한 경매 방식의 전력 거래를 통하여 자동화된 방식으로 최선의 가격을 탐색하여 전력 거래를 체결하고 거래 결과에 따라 전력생산자, 전력소비자, 상용 전력계통 상호간 전력을 판매 또는 구매할 수 있는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 에너지저장장치를 기반으로 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산 및 저장하는 소규모 분산 전력생산자와 전력을 소비하는 전력소비자가 각각 노드로 참여하여 전력생산자와 전력소비자 상호간 스마트 계약 방식을 통해 전력 거래가 이루어지고, 전력거래정보가 블록으로 생성 및 각각의 노드에 공유되는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 있어서, 전력생산자와, 전력소비자와, 전기자동차 충전스테이션 및 상용전력계통이 연계된 DC 그리드와; 전력생산자와, 전력소비자와, 전기자동차 충전스테이션 및 상용전력계통으로부터 전력 거래를 위한 전력 거래 요청 신호를 송신 또는 수신하고, 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호에 따라 상기 DC 그리드를 통해 전력을 공급하거나 전력을 공급받으며, 공급한 전력량 또는 공급받은 전력량을 산출하는 스마트 미터를 포함하는 전력거래장치와; 상기 DC 그리드 및 상기 전력거래장치를 통해 전력생산자와, 전력소비자와, 전기자동차 충전스테이션 및 상용전력계통 상호간 전력을 거래할 수 있도록 지원하며, 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호를 미리 설정한 전력 거래 조건과 매칭하여 스마트 계약 체결하는 전력거래플랫폼과; 상기 전력거래플랫폼을 통한 전력거래정보를 블록체인 데이터로 저장 및 공유하는 블록체인 네트워크와; 상기 블록체인 네트워크와 상기 전력거래플랫폼을 연계하여 상기 블록체인 네트워크 상에서 상기 전력거래플랫폼을 작동시키며, 생성된 블록체인 데이터를 유지하는 관리시스템과; 상기 블록체인 데이터에 따라 전력거래요금을 정산하는 요금정산시스템;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 특정 지역 내에서 소규모 발전사업자, 에너지저장사업자, 전력소비자를 포함하는 프로슈머들 상호간 그리고, 프로슈머들과 상용전력계통 상호간 실시간으로 소규모 전력 거래가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 DC 그리드를 통해 소규모 전력 거래시장을 활성화하여 기존 한전계통을 이용한 전력 거래의 한계를 극복하고, 소규모 거래 시장과 한전계통을 연계함으로써 전력 거래를 활성화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 신재생에너지 및 에너지저장장치가 결합된 DC 그리드 환경에서 소규모 발전사업자와 전력소비자가 기존의 중앙 집중방식의 전력거래가 아닌 블록체인 기술을 활용하여 상호간 탈중앙화된 투명하고 안전한 전력거래를 할 수 있고, 전력 생산과 수요를 정확하게 예측 및 분석할 수 있으며, 실시간 신속한 전력 거래 및 정산 가능하다.
또한, 본 발명은 블록체인의 스마트 컨트랙트 기술을 활용한 경매 방식의 전력 거래를 통하여 자동화된 방식으로 최선의 가격을 탐색하여 전력 거래를 체결하고 거래 결과에 따라 전력생산자, 전력소비자, 상용 전력계통 상호간 전력을 판매 또는 구매할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 통해 전력을 거래하는 방식을 설명하는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템을 통해 전력을 거래하는 방식을 설명하는 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 전력생산자와, 전력을 소비하는 전력소비자를 포함하는 프로슈머들 상호간 또는 프로슈머와 상용전력계통(3) 상호간 간편하고 신속한 스마트 계약 방식을 통해 DC 전력 거래가 이루어지고, 체결된 전력 거래에 대한 전력거래정보가 블록으로 생성되고, 생성된 블록이 각각의 노드에 공유되게 하여 전력 거래에 대한 정확성과 신뢰성을 높일 수 있게 하는 것으로서, DC 그리드(5)와, 전력거래장치(6)와, 전력거래플랫폼과, 블록체인 네트워크(7)와, 관리시스템(8)과, 요금정산시스템(9)을 포함한다.
여기서, 프로슈머는 전력생산자와 전력소비자를 포함하며, 프로슈머로서의 전력생산자는 도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이 에너지저장장치를 기반으로 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산 및 저장하는 소규모 발전사업자(1A)와, 소규모 발전사업자(1A) 또는 상용전력계통(3)으로부터 전력을 구매하여 에너지저장장치에 저장하거나, 에너지저장장치에 저장된 전력을 전력소비자 또는 상용전력계통(3)에 판매하는 에너지저장사업자(1B)를 포함한다.
그리고, 프로슈머로서의 전력소비자는 일반적인 전력수용가(2B) 또는 에너지저장장치가 구비된 각종 빌딩(2C)이나 건물, 전기자동차(2D)를 충전하기 위한 전기충전소(2A) 및 전기자동차(2D) 등을 포함한다. 전력소비자 중에서 태양광발전장치나 풍력발전장치와 같은 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 전력수용가(2B) 또는 에너지저장장치가 구비된 각종 빌딩(2C)이나 건물 등은 전력소비자일뿐만 아니라 전력생산자가 될 수 있다.
DC 그리드(5)는 전력생산자, 전력소비자, 상용전력계통(3)을 연계하여 DC 전력을 거래할 수 있게 지원하는 전력망으로서, 소규모 전력거래를 지원할 수 있도록 특정 지역사회 또는 특정 커뮤니티 또는 공공시설 또는 대학시설 내에 구비될 수 있으며, 여러 지역에 분산될 수 있고, 상호가 연계될 수 있다.
소규모 발전 사업자는 생산된 전력을 DC 그리드를 통해 상용전력계통(3), 에너지저장사업자(1B), 전력소비자에 전력을 판매할 수 있다. 그리고, 에너지저장사업자(1B)는 DC 그리드를 통해 소규모 발전사업자(1A) 또는 상용전력계통(3)으로부터 전력을 구매하여, 에너지저장장치에 저장하고, 저장된 전력을 필요시 전력소비자 즉, 전력수용가(2B), 빌딩(2C), 전기충전소(2A) 등에 판매할 수 있다.
그리고, 전력수용가(2B) 또는 빌딩(2C)에서는 DC 그리드(5)를 통해 소규모 발전사업자(1A) 또는 에너지저장사업자(1B) 또는 상용전력계통(3)으로부터 필요한 전력을 구매할 수 있고, 태양광발전장치를 설치하여 전력을 생산하는 전력수용가(2B) 또는 건물에서는 생산된 전력을 자체적으로 소비 또는 생산된 전력중 잉여전력을 DC 그리드(5)를 통해 에너지저장사업자(1B) 또는 상용전력계통(3)에 판매할 수도 있다.
한편, 전기충전소(2A)에서는 DC 그리드를 통해 소규모 발전사업자(1A) 또는 에너지저장사업자(1B) 또는 빌딩(2C)에 마련된 에너지저장장치로부터 전력을 공급받을 수 있고, 전기자동차(2D)에 전력을 공급 및 판매할 수 있다. 또한, 전기충전소(2A)에서는 전기자동차(2D)에 전력을 공급 및 판매할 수 있을 뿐만 아니라, 전기자동차(2D)로부터 전력을 구매 및 저장할 수도 있다.
이와 같이 소규모 발전 사업자, 에너지저장사업자(1B), 전력수용가(2B), 빌딩(2C), 전기충전소(2A), 전기자동차(2D) 상호간은 DC 그리드(5)를 이용하여 부족한 전력은 공급받고, 잉여 전력은 판매할 수 있어 전력 거래를 간편하고, 효율적으로 할 수 있다.
전력거래장치(6)는 전력생산자, 전력소비자, 상용전력계통(3)에 각각 구비되어 전력 거래를 위한 전력 거래 요청 신호를 송신 또는 수신하고, 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호에 따라 DC 그리드(5)를 통해 전력을 공급하거나 전력을 공급받으며, 공급한 전력량 또는 공급받은 전력량을 산출하는 스마트 미터를 포함하여 구성된다.
전력거래플랫폼은 DC 그리드(5) 및 전력거래장치(6)를 통해 전력생산자, 전력소비자, 상용전력계통(3) 상호간 전력을 거래할 수 있도록 지원하는 것으로서, 전력거래장치(6)를 통해 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호를 미리 설정한 전력 거래 조건과 매칭하여 스마트 계약 체결한다. 전력거래플랫폼은 후술하는 블록체인 네트워크(7)상에서 작동하도록 설계된다.
블록체인 네트워크(7)는 전력거래플랫폼을 통한 전력거래정보를 블록체인 데이터 즉, 블록으로 저장 및 블록체인 네트워크(7)에 접속된 전력생산자 및 전력소비자를 포함하는 프로슈머들에 모두 공유한다.
관리시스템(8)은 블록체인 네트워크(7)와 전력거래플랫폼을 연계하여 블록체인 네트워크(7) 상에서 전력거래플랫폼을 작동시키며, 블록체인 네트워크(7) 상에서 생성된 블록체인 데이터를 유지 및 관리한다.
요금정산시스템(9)은 관리시스템(8)에서 유지 및 관리되는 블록체인 데이터에 따라 프로슈머 각 노드별로 전력거래요금을 정산하여 전력을 판매한 노드에는 판매 전력량에 따라 비용을 지불하고, 전력을 구매한 프로슈머 노드에는 구매 전력량에 따라 비용을 부과한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하는 전력생산자 즉, 소규모 발전사업자(1A)는 상용전력계통(3)과 미리 계약한 계약전력을 판매 후에도 남은 전력을 에너지저장장치에 저장하여, 추후 발생하는 수요에 따라 저장된 전력을 원하는 거래 조건에 따라 판매할 수 있고, 에너지저장사업자(1B)는 에너지저장장치에 전력을 저장하여 필요 시 전력소비자 또는 상용전력계통(3)에 전력을 판매할 수 있다.
따라서, 전력수용가나 빌딩, 전기충전소, 전기자동차 등과 같은 전력소비자는 전력이 필요한 경우 상용전력계통(3) 또는 에너지저장사업자(1B)로부터 즉시 전력을 구매할 수 있다.
전기충전소(2A)나 빌딩(2C) 또한, 자체 구비된 에너지저장장치로부터 전력을 전기자동차(2D)나 전기충전소에 공급 및 판매할 수 있고, 전기자동차(2D)로부터 전력을 구매하여 자체 에너지저장장치에 저장하거나 전기충전소에서 전력을 구매하여 자체 구비된 에너지저장장치에 전력을 저장할 수 있다. 전기충전소(2A)에는 전기자동차(2D)의 종류나 모델에 따라 급속 충전 또는 완속 충전을 지원할 수 있고, 대전력의 충전을 지원할 수 있다.
또한, 전력생산자 및 전력소비자 모두 원하는 거래 조건에 따라 전력을 판매 또는 구매할 수 있어 합리적인 전력 거래가 가능하고, 전력 거래에 대한 모든 데이터는 블록체인 네트워크상에서 블록체인 알고리즘에 의해 생성 및 저장되므로 전력 거래와 관련된 모든 내역의 변조 또는 조작 없이 투명하고 공정한 전력 거래가 가능하며, 전력 거래에 대한 요금 정산 또한 신속하고 정확하게 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1A : 소규모발전사업자
1B : 에너지저장사업자
2A : 전기충전소
2B : 전력수용가
2C : 빌딩
2D : 전기자동차
3 : 상용전력계통
4 : 변전소
5 : DC 그리드
6 : 전력거래장치
7 : 블록체인 네트워크
8 : 관리시스템
9 : 요금정산시스템

Claims (2)

  1. 전력생산자와, 전력을 소비하는 전력소비자를 포함하는 프로슈머들 상호간 또는 상기 프로슈머와 상용전력계통 상호간 DC 전력 거래 가능한 DC 그리드와;
    상기 프로슈머와 상기 상용전력계통으로부터 전력 거래를 위한 전력 거래 요청 신호를 송신 또는 수신하고, 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호에 따라 상기 DC 그리드를 통해 전력을 공급하거나 전력을 공급받으며, 공급한 전력량 또는 공급받은 전력량을 산출하는 스마트 미터를 포함하는 전력거래장치와;
    상기 DC 그리드 및 상기 전력거래장치를 통해 상기 프로슈머와 상기 상용전력계통 상호간 전력을 거래할 수 있도록 지원하며, 송신 또는 수신된 전력 거래 요청 신호를 미리 설정한 전력 거래 조건과 매칭하여 스마트 계약 체결하는 전력거래플랫폼과;
    상기 전력거래플랫폼을 통한 전력거래정보를 블록체인 데이터로 저장 및 공유하는 블록체인 네트워크와;
    상기 블록체인 네트워크와 상기 전력거래플랫폼을 연계하여 상기 블록체인 네트워크 상에서 상기 전력거래플랫폼을 작동시키며, 생성된 블록체인 데이터를 유지하는 관리시스템과;
    상기 블록체인 데이터에 따라 전력거래요금을 정산하는 요금정산시스템;을 구비하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력생산자는
    에너지저장장치를 기반으로 태양광 또는 풍력을 포함하는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 에너지저장장치에 저장 또는 상용전력계통에 판매하는 소규모 발전 사업자와, 상기 DC 그리드 또는 상용전력계통을 통해 전력을 구매하여 에너지저장장치에 저장하거나 에너지저장장치에 저장된 전력을 상기 DC 그리드 또는 상용전력계통에 판매하는 에너지저장 사업자를 포함하고,
    상기 전력소비자는 전기자동차와, 상기 전기자동차와 전력을 거래할 수 있는 전기충전소와, 전력을 소비하는 빌딩과, 전력을 저장하는 에너지저장장치를 포함하고,
    상기 전력거래플랫폼은 상기 전력생산자 상호 또는 상기 전력소비자 상호 또는 상기 프로슈머와 상기 상용전력계통 사이에서 이루어지는 소규모전력거래를 지원하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 DC 전력 거래 시스템.
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