KR20230047634A - 주택용 수요반응 자원 운용 방법 - Google Patents

주택용 수요반응 자원 운용 방법 Download PDF

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김진호
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Abstract

본 발명은 수요반응 자원의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 수요반응 자원을 제어하는 주택용 수요반응 자원 운용 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법은 주택 내 수요반응 자원으로부터 기기정보를 수신하는 단계, 사용자 단말로부터 전기요금제 정보 및 상기 수요반응 자원별 제약조건을 수신하는 단계, 상기 기기정보, 상기 전기요금제 정보 및 상기 제약조건을 운영서버로 송신하고, 상기 운영서버로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계, 상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 전기요금제 정보에 기초하여 수요반응 참여이익을 산출하는 단계, 상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 참여이익에 대한 정보를 상기 사용자 단말에 송신하는 단계 및 상기 사용자 단말로부터 수신된 사용자 명령에 따라 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주택용 수요반응 자원 운용 방법{METHOD FOR OPERATING DEMAND RESPONSE RESOURCE OF HOUSE}
본 발명은 수요반응 자원의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 수요반응 자원을 제어하는 주택용 수요반응 자원 운용 방법에 관한 것이다.
수요반응(Demand Response; DR)은 현재 전력량의 수요에 맞추기 위하여 고객이 전기 사용량을 변화시키는 것을 말한다. 예컨대 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 시스템에서, 부하가 집중되는 피크 시간대의 요금을 높게 책정하는 경우, 고객은 높은 요금을 회피하기 위하여 피크 시간대에 전기 사용량을 줄이게 되는데, 이러한 고객의 반응을 수요반응이라 한다.
기존에는 전술한 수요반응의 대상이 주로 전기 사용량이 매우 커 전체 부하량에 유효한 영향을 끼칠 수 있는 고객(예컨대, 산업시설 운영 고객)이었다. 다만, 최근 주택용 가전기기의 다양화에 따라 일반 가정에서도 전기 사용량의 증가세가 높아지고 있어, 수요반응의 대상을 주택에까지 확장하는 시도가 이루어지고 있으며, 주택에도 계시별 요금제를 적용하는 것이 고려되고 있다. 이에 따라, 주택에서 효율적인 가전기기의 활용 및 전기요금 절감 필요성이 대두되고 있다.
한편, 최근 몇 년 사이 전기차의 상용화가 빠르게 이루어지고 있으며, 이에 발맞추어 주택용 전기차 충전 장치가 구축되고 있다. 현재는 전기차 충전을 위해 사용한 전기는 충전 이력에 기초하여 요금이 책정되고, 충전 전기요금은 주택의 전체 전기요금에 합산 청구되고 있다.
다만, 전기차는 높은 부하량을 가지며, 배터리 잔량이 매우 낮은 경우를 제외하고는 충전 시간을 상대적으로 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 전기차를 수요반응 자원으로 설정하여 관리할 필요가 있다.
본 발명은 수요반응 자원의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 주택 내 수요반응 자원을 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법은 주택 내 수요반응 자원으로부터 기기정보를 수신하는 단계, 사용자 단말로부터 전기요금제 정보 및 상기 수요반응 자원별 제약조건을 수신하는 단계, 상기 기기정보, 상기 전기요금제 정보 및 상기 제약조건을 운영서버로 송신하고, 상기 운영서버로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계, 상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 전기요금제 정보에 기초하여 수요반응 참여이익을 산출하는 단계, 상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 참여이익에 대한 정보를 상기 사용자 단말에 송신하는 단계 및 상기 사용자 단말로부터 수신된 사용자 명령에 따라 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 기기정보는 상기 수요반응 자원이 동작시간 조절이 가능한 기기인지 동작레벨 조절이 가능한 기기인지를 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 전기요금제 정보는 사용 시간별 전기요금에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제약조건은 상기 수요반응 자원의 동작시간 조건 및 동작레벨 조건 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 운영서버는 상기 기기정보 및 상기 전기요금제 정보를 고려하여 상기 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 사용자 단말로부터 수요반응 대상기기 정보를 수신하고, 상기 운영서버에 상기 수요반응 대상기기 정보를 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 운영서버로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계는 상기 수요반응 대상기기에 대한 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 주택의 환경정보를 수신하는 단계와, 상기 환경정보를 상기 운영서버로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 운영서버는 상기 기기정보, 상기 전기요금제 정보 및 상기 환경정보를 고려하여 상기 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 수요반응 자원의 전력사용량을 검침하는 전력량계로부터 상기 수요반응 자원 각각의 전력사용량을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 참여이익을 산출하는 단계는 상기 전기요금제 정보를 이용하여 상기 전기사용 스케줄 정보에 따른 예상전기요금을 산출하는 단계와, 상기 전력사용량을 이용하여 과거전기요금을 식별하는 단계와, 상기 과거전기요금과 상기 예상전기요금의 차를 상기 참여이익으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는 상기 사용자 명령에 포함된 수요반응 대상기기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 수요반응 자원은 가전기기를 포함하고, 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는 상기 가전기기의 동작시간 또는 동작레벨을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 수요반응 자원은 전기차를 포함하고, 상기 기기정보는 상기 전기차의 SOC(State Of Charge) 포함하고, 상기 운영서버는 상기 전기차의 SOC에 따른 충전시간을 고려하여 상기 전기사용 스케줄 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 수요반응 자원은 전기차를 포함하고, 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는 상기 전기차의 충방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 수요반응 자원의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 수요반응 자원을 제어함으로써, 추후 주택에도 적용될 계시별 요금제에 대응하여 사용자가 주택 내 가전기기 각각을 수요반응에 참여시킬 수 있고 이에 따라 전기요금을 절약할 수 있는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법을 도시한 순서도.
도 3은 수요반응 자원 운용 시스템을 구성하는 각 구성요소들의 동작을 시간에 따라 도시한 도면.
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 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다
본 발명은 수요반응(Demand Response; DR) 자원의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 수요반응 자원을 제어하는 주택용 수요반응 자원 운용 방법에 관한 것이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 시스템을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 수요반응 자원 운용 시스템을 구성하는 각 구성요소들의 동작을 시간에 따라 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 시스템(1) 무선 데이터 통신이 가능한 구성요소로서, IoT(Internet of Things) 모듈(10), 사용자 단말(20), 운영서버(30), 수요반응 자원(40) 및 전력량계(50)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 주택용 수요반응 자원 운용 시스템(1)은 일 실시예에 따른 것이고, 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
사용자 단말(20)은 스마트폰, 태블릿, 노트북, PC 등과 같은 무선 데이터 통신이 가능한 개인용 디바이스로 구현될 수 있다. 한편, IoT 모듈(10)은 시스템(1)의 각 구성요소들과 네트워크 연결되어 데이터 교환, 중계 및 수요반응 자원(40)에 대한 제어 동작을 수행할 수 있다. 이러한 IoT 모듈(10)은 당해 기술분야에서 이용되고 있는 다양한 장치를 통해 구현될 수 있고, 예컨대 지능형 가상비서(Intelligent Virtual Assistant; IVA), 지능형 개인비서(Intelligent Personal Assistant; IPA) 등의 어플리케이션이 탑재된 장치일 수 있다.
본 발명의 주택용 수요반응 자원 운용 방법은, 도 1에 도시된 시스템(1)을 구성하는 IoT 모듈(10)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주택용 수요반응 자원 운용 방법은 수요반응 자원(40)으로부터 기기정보를 수신하는 단계(S100), 사용자 단말(20)로부터 전기요금제 정보 및 수요반응 자원(40)별 제약조건을 수신하는 단계(S200), 기기정보, 전기요금제 정보 및 제약조건을 운영서버(30)로 송신하는 단계(S300), 운영서버(30)로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계(S400), 수요반응 참여이익을 산출하는 단계(S500), 사용자 단말(20)에 전기사용 스케줄 정보 및 참여이익 정보를 송신하는 단계(S600) 및 사용자 명령에 따라 수요반응 자원(40)을 제어하는 단계(S700)를 포함할 수 있다.
다만, 도 2에 도시된 주택용 수요반응 자원(40) 운용 방법은 일 실시예에 따른 것이고, 발명을 이루는 각 단계들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 또한, 도 2에 순차 도시된 각 단계들은 발명의 동작 순서를 한정하는 것이 아니며, 필요에 따라 일부 단계들의 순서가 뒤바뀌어 동작될 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 각 단계에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
IoT 모듈(10)은 주택 내 수요반응 자원(40)으로부터 기기정보를 수신할 수 있다(S100).
여기서 수요반응 자원(40)은 주택에 공급되는 전원을 이용하는 전력 디바이스로서, 사용자의 제어에 따라 전력을 소비하는 복수의 가전기기(41), 전기차(42), 전기차(42) 충전을 위한 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment, 43) 등을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 수요반응 자원(40)은 무선 데이터 통신이 가능한 디바이스일 수 있다. 이에 따라, IoT 모듈(10)은 각 수요반응 자원(40)으로부터 기기정보를 무선으로 직접 수신할 수 있다.
기기정보는 각 수요반응 자원(40)이 갖는 고유 정보로서, 식별정보, 네트워크 주소를 포함할 수 있다. 또한, 기기정보는 각 수요반응 자원(40)이 동작시간 조절이 가능한 기기(shiftable appliance)인지 동작레벨 조절이 가능한 기기(controllable appliance)인지를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 수요반응 자원(40)이 전기차(42)일 때, 기기정보는 전기차(42)와 EVFSE간의 접속 상태에 관한 정보, 전기차의 SOC(State of Charge) 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 동작시간 조절이 가능한 기기는 식기세척기, 공기청청기, 전기차(42) 충방전을 위한 EVSE(43) 등을 포함할 수 있다. 또한, 동작레벨 조절이 가능한 기기는 에어컨, 히터, 선풍기 등을 포함할 수 있다. 한편, 수요반응 자원(40)은 동작시간과 동작레벨이 함께 조절될 수도 있다. 앞서 예시로 든 에어컨의 경우 동작시간과 동작레벨이 모두 조절되는 수요반응 자원(40)일 수 있다.
이어서, IoT 모듈(10)은 사용자 단말(20)로부터 전기요금제 정보 및 수요반응 자원(40)별 제약조건을 수신할 수 있다(S200).
전기요금제 정보는 사용자가 가입한 전기요금제에 관한 정보로서, 주택 내 수요반응 자원(40)의 전력사용에 따라 부과되는 전기요금에 대한 체계를 의미할 수 있다. 전기요금제는 전기요금을 부과함에 있어서 전체 전력사용량이 클수록 단계적으로 높은 단가를 적용하는 누진 요금제(체증적 구간 요금제(increasing block rate pricing)라고도 함)일 수 있고, 계절별, 시간별로 다른 단가를 적용하는 계시별 요금제(Time Of Use; TOU)일 수도 있다.
전기요금제가 계시별 요금제인 경우, 전기요금제 정보는 사용 시간별 전기요금에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제약조건은 수요반응 자원(40)의 기기정보에 따라 사용자에 의해 설정될 수 있다. 제약조건은 후술하는 운영서버(30)가 전기사용 스케줄을 생성함에 있어서, 고려되는 것으로서 수요반응 자원(40)의 동작시간 조건 및 동작레벨 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예에서, 수요반응 자원(40)이 식기세척기인 경우 제약조건은 사용자 단말(20)을 통해 입력된 사용자의 식사시간(7시, 12시, 18시)을 고려하여 '9시 이후 12시 이전 동작 가능', '14시 이후 18시 이전 동작' 및 '20시 이후 22시 이전 동작 가능', '22시 이후 7시 동작 불가능' 등과 같은 동작시간 조건을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 수요반응 자원(40)이 에어컨인 경우 제약조건은 사용자의 선호 환경을 고려하여, '설정온도 25도 초과 동작 불가', '설정온도 20도 미만 동작 불가', '실내 온도가 실외 온도보다 5도 이상 낮게 유지'등과 같은 동작레벨 조건을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 수요반응 자원(40)이 전기차(42)와 전력을 교환하는 EVSE(43)인 경우 제약조건은 '7시까지 충전 완료', 'SOC가 20% 미만일 때 충전 시작', 'SOC가 80%일 때 충전 종료'등과 같은 동작시간 조건을 포함할 수 있다.
IoT 모듈(10)은 단계(S10) 및 단계(S20)을 통해 수신된 기기정보, 전기요금제 정보 및 제약조건을 운영서버(30)로 송신할 수 있다(S30).
운영서버(30)는 수요반응을 위한 전기사용 스케줄링 서비스를 제공하는 서버일 수 있다. 운영서버(30)는 주택에 부과되는 전기요금을 최소화하면서 사용자의 만족도를 최대화하기 위하여 각 수요반응 자원(40)별로 전기사용 스케줄링 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 운영서버(30)는 당해 기술분야에서 이용되는 다양한 방법을 통해 수요반을을 위한 스케줄링 동작을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 운영서버(30)는 기기정보 및 전기요금제 정보를 고려하여 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
수요반응 자원(40)이 앞서 예로 든 식기세척기인 경우, 운영서버(30)는 기기정보를 통해 해당 수요반응 자원(40)을 동작시간 조절이 가능한 기기로 식별할 수 있고, 전기요금제 정보를 통해 사용 시간별 전기요금을 식별할 수 있다. 또한, 운영서버(30)는 제약조건을 통해 '9시부터 12시, 14시부터 18시, 20시부터 22시'가 동작 가능 시간임을 식별할 수 있다.
운영서버(30)는 식기세척기의 작동 시간(예컨대, 1시간)을 고려하여 식기세척기가 동작 가능 시간 내에 작동을 완료하도록 전기사용 스케줄링을 수행하되, 시간별 전기요금을 고려하여 전기요금이 최소가 되는 동작 스케줄을 생성할 수 있다.
수요반응 자원(40)이 앞서 예로 든 전기차(42)인 경우, 운영서버(30)는 기기정보를 통해 해당 수요반응 자원(40)을 동작시간 조절이 가능한 기기로 식별할 수 있고, SOC 또한 식별할 수 있다. 또한, 운영서버(30)는 전기요금제 정보를 통해 사용시간별 전기요금을 식별할 수 있고, 제약조건을 통해 '전기차(42)가 EVSE(43)에 접속된 시점으로부터 7시 내에 충전 동작을 완료하되, SOC가 20% 미만일 때로부터 SOC가 80%가 될 때까지'가 동작 가능 시간임을 식별할 수 있다.
추가적으로 운영서버(30)는 기기정보를 통해 파악된 전기차(42)의 SOC에 따른 충전시간을 고려하여 전기사용 스케줄 정보를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 전기차(42)의 단위시간에 대한 충전량은 SOC가 높을수록 작을 수 있다. 운영서버(30)는 EVSE(43) 고유의 전압-전류 곡선을 통해 전기차(42)의 SOC에 따른 충전속도를 계산 또는 식별할 수 있고, 이를 고려하여 상기 제약조건을 만족하면서 전기요금이 최소가 되는 동작 스케줄을 생성할 수 있다.
한편, IoT 모듈(10)은 주택의 환경정보를 수신하고 이를 운영서버(30)로 송신할 수 있다. 이 때, 운영서버(30)는 기기정보, 전기요금제 정보, 환경정보를 고려하여 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성할 수 있다.
여기서 환경정보는 주택의 실외 환경에 관한 정보를 포함할 수 있고, 수요반응 자원(40)의 동작에 따라 변화되는 실내 환경에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 예컨대, 환경정보는 실내외 온도, 실내외 습도, 실내외 미세먼지 농도, 실내 가스 농도 등의 환경과 관련된 다양한 파라미터를 포함할 수 있다.
이러한 환경정보는 주택 내외에 설치된 센서에 의해 측정될 수 있고, 수요반응 자원(40)에 의해 측정될 수도 있다. 이 경우, IoT 모듈(10)은 주택 내외에 설치된 센서 및/또는 수요반응 자원(40)로부터 환경정보를 수신할 수 있다. 이와 달리, IoT 모듈(10)은 외부 서버(예컨대, 기상청 서버)에 엑세스 하여 환경정보를 수신할 수도 있다.
수요반응 자원(40)이 앞서 예로 든 에어컨인 경우, 운영서버(30)는 기기정보를 통해 해당 수요반응 자원(40)을 동작레벨 조절이 가능한 기기로 식별할 수 있고, 전기요금제 정보를 통해 사용시간별 전기요금을 식별할 수 있다. 또한, 운영서버(30)는 제약조건을 통해 '설정온도 20도 내지 25도 내에서 실내온도를 실외온도보다 5도 이상 낮게 유지'가 동작 가능 레벨임을 식별할 수 있고, 환경정보를 통해 실외온도를 예컨대 30도로 식별할 수 있다.
운영서버(30)는 실외온도가 30도일 때의 에어컨의 냉방부하(cooling load)를 고려하여 실내온도가 25도 이하가 되도록, 에어컨의 설정온도를 20도 내지 25도 사이에서 조절하되, 시간별 전기요금을 고려하여 전기요금이 최소가 되는 동작 스케줄을 생성할 수 있다.
한편, IoT 모듈(10)은 사용자 단말(20)로부터 수요반응 대상기기 정보를 수신하고, 이를 운영서버(30)에 송신할 수 있다. 수요반응 대상기기 정보는 주택 내 복수의 수요반응 자원(40) 중에서 실제 수요반응에 참여할 기기에 대한 정보일 수 있다.
운영서버(30)는 전술한 전기사용 스케줄링 동작을, 주택 내 모든 수요반응 자원(40)이 아닌 수요반응 대상기기에 대해서만 수행할 수 있다.
IoT 모듈(10)은 운영서버(30)로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신할 수 있다(S400). 기본적으로 전기사용 스케줄 정보는 주택 내 모든 수요반응 자원(40)에 대한 동작 스케줄을 포함할 수 있고, 수요반응 대상기기가 설정된 경우 전기사용 스케줄 정보는 수요반응 대상기기에 대한 동작 스케줄을 포함할 수 있다.
IoT 모듈(10)은 전기사용 스케줄 정보와 전기요금제 정보에 기초하여 수요반응 참여이익을 산출할 수 있다(S500). 여기서 수요반응 참여이익은 사용자가 수요반응에 참여하게 되면 얻을 수 있는 예상이익으로서, 수요반응 참여 시 감액될 전기요금을 의미할 수 있다.
IoT 모듈(10)은 전기사용 스케줄 정보에 시간별 전기요금을 적용하여 각 수요반응 자원(40)의 예상전기요금을 산출할 수 있다. 또한, IoT 모듈(10)은 해당 주택의 과거 평균 전기요금이나 주변 지역의 평균 전기요금을 식별할 수 있고, 식별된 전기요금과 예상전기요금의 차이를 참여이익으로 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, IoT 모듈(10)은 수요반응 자원(40)의 전력사용량을 검침하는 전력량계(50)로부터 수요반응 자원(40) 각각의 전력사용량을 수신할 수 있다. 전력량계(50)는 각 수요반응 자원(40)에 연결되어 개별 수요반응 자원(40)의 전력사용량을 각각 검침할 수 있고, 이를 IoT 모듈(10)에 무선으로 송신할 수 있다. 이를 위해, 전력량계(50)에는 무선 통신 기능이 탑재될 수 있고, 예컨대 AMI(Advanced Metering Infrastructure)로 구현될 수 있다.
IoT 모듈(10)은 전력량계(50)로부터 수신된 전력사용량을 이용하여 과거전기요금을 식별할 수 있다. 이어서, IoT 모듈(10)은 과거전기요금과 예상전기요금의 차를 참여이익으로 산출할 수 있다.
예를 들어, IoT 모듈(10)은 전기사용 스케줄에 시간별 전기요금을 적용하여 일일 예상전기요금을 산출할 수 있다. 또한, IoT 모듈(10)은 전력량계(50)로부터 수신된 과거 10일간의 전력사용량을 일별로 평균하여 과거전기요금을 산출할 수 있다. 이 때, 극단적인 값을 제외하기 위하여 절사평균(trimmed mean) 값을 과거전기요금으로 결정할 수 있다. IoT 모듈(10)은 과거전기요금과 예상전기요금의 차를 참여이익으로 산출할 수 있다.
이러한 참여이익은 모든 수요반응 자원(40)을 종합하여 산출될 수도 있고, 개별 수요반응 자원(40)별로 산출될 수도 있다.
이어서, IoT 모듈(10)은 운영서버(30)로부터 수신된 전기사용 스케줄 정보와 앞서 산출된 참여이익에 대한 정보를 사용자 단말(20)에 송신할 수 있다(S600). 사용자는 사용자 단말(20)을 통해 자신이 설정한 제약조건을 만족하면서도 전기요금을 절약할 수 있는 전기사용 스케줄을 파악할 수 있고, 해당 스케줄에 따라 수요반응 자원(40)을 운용할 경우 얻게 될 참여이익을 파악할 수 있다.
사용자는 이러한 정보에 기초하여 수요반응 자원(40)을 제어할지 여부에 대한 사용자 명령을 사용자 단말(20)에 입력할 수 있다. 사용자 단말(20)은 해당 사용자 명령을 IoT 모듈(10)에 송신할 수 있고, IoT 모듈(10)은 사용자 명령에 따라 수요반응 자원(40)을 제어할 수 있다.
사용자 명령은 전기사용 스케줄에 따른 제어 여부에 대한 명령을 포함할 수 있고, 수요반응 대상기기에 대한 설정을 포함할 수도 있다. 예컨대, 사용자가 모든 수요반응 자원(40)을 수요반응에 참여시키기 위하여, 모든 기기에 대한 제어 명령을 사용자 명령으로서 입력할 수도 있고, 특정 수요반응 자원(40)만을 수요반응에 참여시키기 위하여 수요반응 대상기기를 설정하고 이에 대한 제어 명령을 사용자 명령으로서 입력할 수도 있다.
IoT 모듈(10)은 사용자 명령을 수신하고, 이에 따라 수요반응 자원(40)을 원격 제어할 수 있다(S700). 이를 위해, 수요반응 자원(40)에는 원격 제어 기능이 탑재될 수 있고, IoT 모듈(10)에 제어 권한을 부여할 수 있다.
수요반응 자원(40)이 가전기기(41)인 경우, IoT 모듈(10)은 가전기기(41)의 동작시간 또는 동작레벨을 제어할 수 있다. 예를 들어, IoT 모듈(10)은 사용자 명령이 수신되면 식기세척기의 동작시간을 전기사용 스케줄에 따라 제어할 수 있고, 에어컨의 동작레벨을 전기사용 스케줄에 따라 제어할 수 있다.
수요반응 자원(40)이 전기차(42)인 경우, IoT 모듈(10)은 전기차(42)의 충방전을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, IoT 모듈(10)은 전기차(42)와 접속된 EVSE(43)를 제어하여 전기차(42)를 전기사용 스케줄에 따라 충전시키거나 방전시킬 수 있다. 한편, 전기차(42)가 방전되는 경우 전기차(42)로부터 제공된 전력은 다른 수요반응 자원(40)에서 이용될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 주택용 수요반응 자원 운용 시스템(1)을 구성하는 개별 구성요소의 동작을 시간에 따라 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 각 수요반응 자원(40)은 자신의 기기정보를 IoT 모듈(10)에 송신할 수 있고(S11), 각 수요반응 자원(40)을 검침하는 전력량계(50)는 개별 수요반응 자원(40)의 전력사용량을 IoT 모듈(10)에 송신할 수 있다(S12).
또한, 사용자 단말(20)은 IoT 모듈(10)에 주택(또는 사용자)에게 적용된 전기요금제 정보를 송신할 수 있고(S13), 수요반응 자원(40)별 제약조건 또한 IoT 모듈(10)에 송신할 수 있다(S14).
IoT 모듈(10)은 앞서 수신된 기기정보, 전기요금제 정보, 제약조건을 운영서버(30)로 송신할 수 있고(S15), 운영서버(30)로부터 수요반응 자원(40)별 전기사용 스케줄 정보를 수신할 수 있다(S16).
IoT 모듈(10)은 전기사용 스케줄 정보, 전기요금제 정보 및 과거 전력사용량에 기초하여 수요반응 참여이익을 산출할 수 있다(S17).
이어서, IoT 모듈(10)은 전기사용 스케줄 정보와 참여이익에 대한 정보를 사용자 단말(20)에 송신할 수 있고(S18), 사용자 단말(20)로부터 수요반응 참여 여부에 대한 지령을 포함하는 사용자 명령을 수신할 수 있다(S19).
이어서, IoT 모듈(10)은 사용자 명령에 따라 각 수요반응 자원(40)에 제어신호를 송신함으로써(S20), 각 수요반응 자원(40)이 전기사용 스케줄에 따라 구동되도록 제어할 수 있고. 사용자 단말(20)은 각 수요반응 자원(40)으로부터 제어 결과 정보를 수신할 수 있다(S21).
이상에서 설명한 본 발명은 수요반응 자원(40)의 기기정보, 과거 전력사용량, 전기요금제, 제약조건을 모두 고려하여 사용자에게 수요반응 참여이익을 안내하고 사용자의 의사에 따라 수요반응 자원(40)을 제어함으로써, 추후 주택에도 적용될 계시별 요금제에 대응하여 사용자가 주택 내 가전기기(41) 각각을 수요반응에 참여시킬 수 있고 이에 따라 전기요금을 절약할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 주택 내 수요반응 자원으로부터 기기정보를 수신하는 단계;
    사용자 단말로부터 전기요금제 정보 및 상기 수요반응 자원별 제약조건을 수신하는 단계;
    상기 기기정보, 상기 전기요금제 정보 및 상기 제약조건을 운영서버로 송신하고, 상기 운영서버로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계;
    상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 전기요금제 정보에 기초하여 수요반응 참여이익을 산출하는 단계;
    상기 전기사용 스케줄 정보와 상기 참여이익에 대한 정보를 상기 사용자 단말에 송신하는 단계; 및
    상기 사용자 단말로부터 수신된 사용자 명령에 따라 상기 수요반응 자원을 제어하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기기정보는 상기 수요반응 자원이 동작시간 조절이 가능한 기기인지 동작레벨 조절이 가능한 기기인지를 나타내는 정보를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기요금제 정보는 사용 시간별 전기요금에 대한 정보를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제약조건은 상기 수요반응 자원의 동작시간 조건 및 동작레벨 조건 중 적어도 하나를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 운영서버는 상기 기기정보 및 상기 전기요금제 정보를 고려하여 상기 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 수요반응 대상기기 정보를 수신하고, 상기 운영서버에 상기 수요반응 대상기기 정보를 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 운영서버로부터 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계는
    상기 수요반응 대상기기에 대한 전기사용 스케줄 정보를 수신하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주택의 환경정보를 수신하는 단계와,
    상기 환경정보를 상기 운영서버로 송신하는 단계를 더 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 운영서버는 상기 기기정보, 상기 전기요금제 정보 및 상기 환경정보를 고려하여 상기 제약조건을 만족하는 전기사용 스케줄 정보를 생성하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수요반응 자원의 전력사용량을 검침하는 전력량계로부터 상기 수요반응 자원 각각의 전력사용량을 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 참여이익을 산출하는 단계는
    상기 전기요금제 정보를 이용하여 상기 전기사용 스케줄 정보에 따른 예상전기요금을 산출하는 단계와,
    상기 전력사용량을 이용하여 과거전기요금을 식별하는 단계와,
    상기 과거전기요금과 상기 예상전기요금의 차를 상기 참여이익으로 산출하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는
    상기 사용자 명령에 포함된 수요반응 대상기기를 제어하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수요반응 자원은 가전기기를 포함하고,
    상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는
    상기 가전기기의 동작시간 또는 동작레벨을 제어하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수요반응 자원은 전기차를 포함하고, 상기 기기정보는 상기 전기차의 SOC(State Of Charge) 포함하고,
    상기 운영서버는 상기 전기차의 SOC에 따른 충전시간을 고려하여 상기 전기사용 스케줄 정보를 생성하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수요반응 자원은 전기차를 포함하고,
    상기 수요반응 자원을 제어하는 단계는
    상기 전기차의 충방전을 제어하는 단계를 포함하는
    주택용 수요반응 자원 운용 방법.
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