KR20230151582A - 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템 - Google Patents

신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230151582A
KR20230151582A KR1020220050804A KR20220050804A KR20230151582A KR 20230151582 A KR20230151582 A KR 20230151582A KR 1020220050804 A KR1020220050804 A KR 1020220050804A KR 20220050804 A KR20220050804 A KR 20220050804A KR 20230151582 A KR20230151582 A KR 20230151582A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
renewable energy
unit
station
wired
Prior art date
Application number
KR1020220050804A
Other languages
English (en)
Inventor
김덕수
방은호
Original Assignee
주식회사 네모엘텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 네모엘텍 filed Critical 주식회사 네모엘텍
Priority to KR1020220050804A priority Critical patent/KR20230151582A/ko
Publication of KR20230151582A publication Critical patent/KR20230151582A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/52—Wind-driven generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G06Q50/30—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/40—Business processes related to the transportation industry
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/003—Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템에 관한 것으로, 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 상기 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 상기 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 상기 전력을 저장하는 복수의 스테이션장치; 및 상기 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결되어 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 상기 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출하는 관제서버;를 포함함으로써, 신재생에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 각 스테이션장치에서 유무선방식으로 전력을 효과적으로 공급할 수 있다.

Description

신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템{SMART POWER SUPPLY AND VEHICLE CHARGING STATION SYSTEM USING NEW AND RENEWABLE ENERGY}
본 발명은 본 발명은 복수의 스테이션장치에서 각각 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 전력을 저장함으로써, 신재생에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 각 스테이션장치에서 유무선방식으로 전력을 효과적으로 공급할 수 있는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 태양광 발전 시스템에서 인버터는 태양광 패널에서 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 기능을 담당한다.
이러한 인버터는 직류 입력 전력이 정상적인 동작에 필요한 일정 수준(Win-start) 이상이 되어야 작동을 시작하며(기동), 최대 입력 전력(Win-max) 이상에서는 기기의 보호를 위해 정지하고, 최소 전력 이하의 입력(Winmin)에서는 운전을 정지한다.
그리고, 태양광 발전 시스템의 인버터는 태양광 패널 및 어레이와의 조합 형태에 따라 MIC(Module-Integrated Converter), 스트링(string), 멀티스트링(multi-string), 센트럴(central), 멀티 센트럴(multi-central) 인버터 등으로 구분할 수 있다.
여기에서, MIC는 각 패널 별 인버터를 부착하는 형태로 별도의 DC 라인 배선이 필요치 않아 설치가 용이하며, 그림자나 설치 조건의 차이 등으로 인해 패널간 일조 조건이 상이할 때에도 최대 에너지 수확(Harvest)이 가능하다는 장점이 있으나, 대용량 구현 시 비용 부담이 크고 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
그리고, 스트링 방식은 패널 직렬군당 DC/AC 인버터를 사용하는 방식으로 스트링 별 MPPT(maximum power point tracking; 최대 출력점 추적) 제어가 가능하며, 부분적인 그늘에 대해 비교적 효과적으로 에너지 수확을 할 수 있으나, 대용량 발전소에 적용할 때는 인버터의 개수가 너무 많아 유지보수 비용이 증가하며, 인버터의 중앙 제어가 되지 않아 단독운전 방지와 같은 계통 보호 측면에서는 다소 부적합하므로, 중간 정도 용량의 태양광 발전시스템에 적합한 것으로 알려져 있다.
또한, 멀티스트링 방식은 패널 직렬군당 인버터 또는 DC/DC 컨버터를 사용하는 방식으로 스트링 방식과 센트럴 방식의 장점을 모아놓은 형태이나 2중의 전력변환기를 사용하므로 시스템의 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
한편, 센트럴 방식은 모든 패널의 직, 병렬 조합으로 에너지 수확이 다소 낮다는 단점이 있으나 변환기의 효율이 우수하고, 출력 용량 대비 단가가 저렴하다는 장점이 있어 대용량 산업용 인버터 방식으로 주로 사용되고 있으며, 단일 인버터를 사용하므로 계통보호에 유리하고, 유지보수 비용이 적다는 장점은 있으나, 인버터 고장 시 전체 시스템이 작동하지 못하는 단점을 가지고 있다.
최근 이와 같은 단점을 보완하기 위한 방안으로 대용량 센트럴 인버터를 병렬 연결해 하나의 대용량 인버터 시스템을 구현하는 방식인 멀티 센트럴 방식이 많이 개발되고 있는데, 멀티 센트럴 방식 인버터는 센트럴 방식의 인버터를 병렬 연결한 구조로, 발전 시스템 구성 시 1개의 인버터가 아닌 여러 대의 인버터로 구성된다. 일출, 일몰 및 흐린 날씨 등 태양광 에너지가 낮은 조건에서는 태양광 패널들에서 생산된 전력을 모아 특정 인버터만 구동시키고, 태양광 에너지가 많을 때에는 여러 개의 인버터를 모두 가동시킴으로써 인버터가 최적 조건에서 동작하도록 하여 태양광 발전 설비의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 인버터들의 가동 시간이 동일하게 유지되도록 순차로 운전하여 인버터의 사용 수명을 연장하고, 하나의 인버터 고장이나 유지, 보수 시 다른 인버터를 높은 에너지 레벨로 운전 할 수 있어 에너지 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있어 대규모 태양광 발전 시스템에 보급되기 시작하고 있다.
그러나, 멀티 센트럴 방식은 여러 개의 인버터와 태양광 패널들을 제어해야 하므로 시스템 구축 비용이 높아지고, 인버터 간 또는 인버터와 중앙 제어장치 간의 통신을 포함한 복잡한 제어 기능이 요구되므로 소형 태양광발전 시스템에는 부적합하다는 단점이 있다.
한편, 교차로, 공용주차장 등에는 전기차를 충전하기 위해 그늘막 형태의 스테이션이 기둥구조물과 함께 설치될 수 있는데, 각 스테이션은 차량 1대가 주차할 수 있는 공간을 가지며, 보행자가 앉아 휴식할 수 있도록 좌석이 마련되어 있는 형태가 일반적이다.
상술한 바와 같은 스테이션을 이용하여 전기차를 충전하는 스테이션 시스템에 다양한 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성하여 제공하고, 무선 충전 방식으로 전기차를 충전하는 다양한 시스템이 개발되고 있다.
1. 한국등록특허 제10-1104922호(2012.01.04.등록)
본 발명은 복수의 스테이션장치에서 각각 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 전력을 저장함으로써, 신재생에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 각 스테이션장치에서 유무선방식으로 전력을 효과적으로 공급할 수 있는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결된 관제서버에서 각 스테이션에 대한 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출 및 분석함으로써, 발전효율이 극대화될 수 있도록 복수의 스테이션장치의 각 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 상기 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 상기 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 상기 전력을 저장하는 복수의 스테이션장치; 및 상기 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결되어 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 상기 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출하는 관제서버;를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이션장치는, 각각 태양광을 이용하여 상기 전력을 생성하고, 풍력을 이용하여 상기 전력을 생성하는 신재생에너지발전부; 상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력을 계통라인으로 출력하는 계통출력부; 상기 계통출력부를 통해 출력된 상기 전력을 저장하는 에너지저장부; 상기 신재생에너지발전부와 상기 계통출력부를 연결시키거나, 혹은 다른 스테이션의 다른 신재생에너지발전부의 후단을 연결시키는 방식으로 직병렬 스위칭하는 스위칭부; 상기 에너지저장부로부터 공급된 상기 전력을 기 설정된 영역에 위치하는 전기차에 무선방식으로 공급하는 무선공급부; 상기 에너지저장부로부터 공급된 상기 전력을 유선방식으로 공급하는 유선공급부; 및 상기 신재생에너지발전부, 계통출력부, 에너지저장부, 스위칭부, 무선공급부 및 유선공급부의 동작을 각각 제어하며, 상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력의 전압값을 제공받아 기 설정된 전력값보다 낮은 경우 다른 스테이션으로 상기 전력을 출력하도록 스위칭제어하고, 상기 전력에 대응하는 전력정보와 스위칭정보를 상기 관제서버로 전송하는 스테이션제어부;를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 신재생에너지발전부는, 복수의 태양광패널을 포함하여 상기 전력을 생성하는 태양광발전기; 및 복수의 프로펠러를 포함하여 상기 전력을 생성하는 풍력발전기;를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 계통출력부는, 상기 태양광발전기 및 풍력발전기를 통해 생성된 상기 전력의 전력값을 측정하여 상기 스테이션제어부로 제공하는 전압감지기와, 적어도 하나의 인버터를 포함하여 MPPT(maxium power point tracking) 기능을 수행하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 에너지저장부는, 상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력을 저장하는 배터리(battery); 상기 배터리의 내부상태를 관리하는 배터리관리기; 상기 전력의 저장계통 및 공급계통을 관리하는 전력관리기; 및 상기 계통출력부를 통해 출력되는 교류 전력을 직류로 변환시켜 상기 배터리에 저장하고, 상기 배터리에 저장된 직류 전력을 직류 또는 교류로 변환하여 상기 전기수요처에 공급하는 전력변환기;를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 무선공급부는, 상기 기 설정된 영역에 구비되되, 상기 전력을 상기 전기차에 무선공급하는 충전수단; 상기 전력을 스마트폰에 무선공급하는 스마트폰충전포트; 무선충전상태에 따라 발광하는 발광램프; 및 상기 무선충전상태에 따라 음성출력하는 스피커;를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유선공급부는, 상기 전력을 유선공급하는 전기콘센트를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명은 복수의 스테이션장치에서 각각 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 전력을 저장함으로써, 신재생에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 각 스테이션장치에서 유무선방식으로 전력을 효과적으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결된 관제서버에서 각스테이션에 대한 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출 및 분석함으로써, 발전효율이 극대화될 수 있도록 복수의 스테이션장치의 각 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템의 블록구성도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템을 개념적으로 예시한 도면이며,
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이션장치에서 직병렬 스위칭하는 것을 설명하기 위한 도면이고,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 병렬모드, 2개소 직렬모드 및 3개소 직렬모드에 각각 대응하는 스위칭제어를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템의 블록구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템을 개념적으로 예시한 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이션장치에서 직병렬 스위칭하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 병렬모드, 2개소 직렬모드 및 3개소 직렬모드에 각각 대응하는 스위칭제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시에에 따른 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템은 복수의 스테이션장치(100), 유무선통신망(200), 관제서버(200) 등을 포함할 수 있다.
복수의 스테이션장치(100)는 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 전력을 저장하는 장치로서, 각각 신재생에너지발전부(110), 계통출력부(120), 에너지저장부(130), 스위칭부(140), 무선공급전부(150), 유선공급부(160), 스테이션제어부(170) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 신재생에너지발전부(110)는 각 스테이션장치(100)의 천장부에 설치될 수 있고, 계통출력부(120), 에너지저장부(130), 스위칭부(140), 무선공급전부(150), 유선공급부(160), 스테이션제어부(170) 등은 각 스테이션장치(100)의 지반 아래에 설치될 수 있다.
신재생에너지발전부(110)는 신재생에너지 중 태양광을 이용하여 전력을 생성하고, 신재생에너지 중 풍력을 이용하여 전력을 생성하는 것으로, 태양광발전기(111), 풍력발전기(112) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 태양광발전기(111)는 복수의 태양광패널을 포함하여 태양광을 집광하여 전력을 생성할 수 있고, 풍력발전기(112)는 복수의 프로펠러를 포함하여 풍력을 이용하여 모터를 구동시키는 방식으로 전력을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같은 태양광발전기(111)에 구비되는 복수의 태양광패널에는 그 표면 상단에 조도센서가 구비될 수 있는데, 복수의 태양광패널의 초기 설치 시 측정된 조도값에 대한 태양광패널에서 유기되는 전력에 대한 모니터링을 실시간으로 수행할 수 있으며, 측정된 조도값과 태양광패널이 유지되는 전압 차이에 대한 알고리즘을 정의한 후, 계통출력부(120)에 구비되는 인버터(122) 전후의 모니터링으로 태양광패널의 동작상태를 진단(예를 들면, 크랙 발생, 오염 발생 등)할 수 있을 뿐만 아니라 인공지능(AI) 분석데이터를 제공함으로써, 태양광패널의 손상 예방과 진단에 적극적으로 대응할 수 있다.
계통출력부(120)는 신재생에너지발전부(110)에서 생성된 전력을 계통라인으로 출력하는 것으로, 전압감지기(121), 적어도 하나의 인버터(122) 등을 포함하여 MPPT(maxium power point tracking, 최대출력점추적) 기능을 수행할 수 있다.
여기에서, 전압감지기(121)는 신재생에너지발전부(110)에 구비되는 태양광발전기(111) 및 풍력발전기(112)를 통해 각각 생성된 전력의 전력값을 측정하여 스테이션제어부(170)로 제공할 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 인버터(122)는 신재생에너지를 이용한 전력 생성(예를 들면, 태양광 발전, 풍력 발전 등)에 적용하기 위해 최대한의 발전 전력을 획득하기 위해 MPPT 기능을 보유하고 있으며, 전압 및 전류 출력 조건을 최대 출력을 낼 수 있는 값으로 조정할 수 있다.
이에 따라, 인버터(122)는 최대 출력점 이상일 경우 동작되도록 하는 MPPT 제어에 따라 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 최대 출력점보다 상대적으로 낮은 경우 구동이 중지될 수 있다.
예를 들면, 흐린 날씨, 일몰 직전, 일출 직후 등과 같이 태양광의 강도가 약한 시간대에서는 태양광발전기(111)의 출력 전력값이 최대 출력점보다 낮기 때문에 해당 인버터 구동이 중지될 수 있고, 후술하는 스위칭부(140)를 통해 다른 스테이션장치의 다른 신재생에너지발전부의 후단으로 직병렬 스위칭될 수 있으며, 이를 통해 양측의 출력 전력이 합산되어 저장될 수 있다.
물론, 인버터는 풍력발전기(112)의 출력 전력값이 최대 출력점보다 낮을 경우(예를 들면, 현재 풍속값이 기 설정된 풍속값보다 낮은 경우)에도 유사하게 동작될 수 있다.
에너지저장부(130)는 계통출력부(120)를 통해 출력된 전력을 저장하는 것으로, 배터리(battery, 131), 배터리관리기(132), 전력관리기(133), 전력변환기(134) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 배터리(131)는 신재생에너지발전부(110)를 통해 생성된 전력을 저장하는 것으로, 연료전지 등을 포함하여 직류 전류에너지를 화학에너지 형태로 저장할 수 있다.
그리고, 배터리관리기(132)는 BMS(battery management system)를 포함하여 배터리(121)의 내부상태를 관리할 수 있다.
또한, 전력관리기(133)는 PMS(power management system)를 포함하여 전력의 저장계통 및 공급계통을 관리할 수 있는데, 전력계통의 정보, 배터리 충전상태, 부하상태 등을 실시간으로 입력받아 내부 제어 알고리즘을 수행할 수 있고, 이를 통해 충전(저장)운전 또는 방전(공급)운전에 대한 제어명령을 배터리(131)에 전달할 수 있다.
한편, 전력변환기(134)는 컨버터, 인버터 등을 포함하는 PCS(power conditioning system)를 포함하여 계통출력부(120)를 통해 출력되는 교류 전력을 직류로 변환시켜 배터리(131)에 저장(충전)하고, 배터리(131)에 저장된 직류 전력을 직류 또는 교류로 변환하여 전기수요처에 공급할 수 있다. 예를 들면, DC-DC 컨버터는 전력의 전압레벨을 조절하여 출력할 수 있고, DC-AC 인버터는 전력을 교류전력으로 변환하여 출력할 수 있다.
스위칭부(140)는 신재생에너지발전부(110)와 계통출력부(120)를 연결시키거나, 혹은 다른 스테이션의 다른 신재생에너지발전부의 후단을 연결시키는 방식으로 직병렬 스위칭할 수 있는데, 스테이션제어부(170)의 제어에 따라 전력의 전압값이 기 설정된 전력값보다 낮은 경우 다른 스테이션으로 전력을 출력하도록 스위칭시킬 수 있다.
이러한 스위칭부(140)의 동작은 후술하는 스테이션제어부(170)의 스위칭제어의 작동 설명에서 구체적으로 설명하기로 한다.
무선공급부(150)는 에너지저장부(130)로부터 공급된 전력을 기 설정된 영역에 위치하는 전기차에 무선방식으로 공급하는 것으로, 충전수단(151), 스마트폰충전포트(152), 발광램프(153), 스피커(154) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 충전수단(151)은 기 설정된 영역에 구비되되, 전력을 전기차에 무선공급하는 수단으로, 전력을 무선으로 전송하기 위한 전극플레이트, 전극코일, 전극패드 등이 기 설정된 영역의 지중에 설치되어 그 상부에 전기차가 주차하는 경우 전력전송부와 전력집전부의 관계가 형성됨으로써, 기 설정된 주파수, 기 설정된 무선전력전송용량 등에 따라 무선충전될 수 있다.
그리고, 스마트폰충전포트(152)는 전력을 스마트폰에 무선공급하는 포트로, 스마트폰을 거치시키거나, 안착시킬 경우 전력전송부와 전력집전부의 관계가 형성됨으로써, 무선충전될 수 있다.
한편, 발광램프(153)는 전기차의 무선충전상태에 따라 발광하는 램프로, 전기차의 무선충전상태를 인식할 수 있도록 발광할 수 있는데, 예를 들면, 녹색의 경우 완충상태, 녹색 점멸의 경우 충전 중인 상태, 빨간색의 경우 비정상적인 충전 상태 등을 나타낼 수 있다. 물론, 스마트폰의 무선충전상태에 따라서도 발광할 수 있으며, 이를 위해 추가로 설치할 수도 있다.
또한, 스피커(154)는 전기차의 무선충전상태에 따라 음성출력하는 장치로, 전기차의 무선충전상태를 인지할 수 있도록 음성출력할 수 있는데, 예를 들면, "충전 중입니다. 잠시만 기다리기 바랍니다. 완충 소요 시간은 30분입니다." 등과 같은 음성을 출력할 수 있다. 물론, 물론, 스마트폰의 무선충전상태에 따라서도 음성 출력할 수 있다.
유선공급부(160)는 에너지저장부(130)로부터 공급된 전력을 유선방식으로 공급하는 것으로, 예를 들면, 전력을 유선공급하는 전기콘센트(161) 등을 포함할 수 있다.
스테이션제어부(170)는 신재생에너지발전부(110), 에너지저장부(120), 계통출력부(120), 스위칭부(140), 무선공급전부(150) 및 유선공급부(160)의 동작을 각각 제어하며, 신재생에너지발전부(110)를 통해 생성된 전력의 전압값을 제공받아 기 설정된 전력값보다 낮은 경우 다른 스테이션으로 전력을 출력하도록 스위칭제어하고, 전력에 대응하는 전력정보와 스위칭정보를 유무선통신망(200)을 통해 관제서버(300)로 전송할 수 있다.
이러한 스테이션제어부(170)는 신재생에너지발전부(110)의 태양광발전기(111) 및 풍력발전기(112)에서 각각 생성되는 전력데이터(예를 들면, 태양광전압값, 태양광전류값, 풍력전압값, 풍력전류값 등)를 전달받아 전력데이터의 변화추이와 변화패턴에 대응하는 전력정보를 생성하고, 이에 대응하여 스위칭제어를 수행할 수 있다. 여기에서, 생성된 전력정보와 스위칭정보는 관제서버(300)로 전송될 수 있다.
예를 들어 도 4 및 도 5를 참조하여 전력의 직병렬 스위칭제어에 대해 설명하면, 도 4는 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 계통출력부(120)의 최대 출력점 이상으로 형성될 경우 각 신재생에너지발전부(110a, 110b)와 각 계통출력부(120a, 120b)가 서로 대응되게 연결된 상태를 나타내고 있다.
그리고, 도 5는 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 계통출력부(120a)의 최대 출력점 이하로 형성될 경우 어느 하나의 스테이션장치(100a)에 구비되는 신재생에너지발전부(110a)가 다른 스테이션장치(100b)에 구비되는 다른 신재생에너지발전부(110b)의 후단으로 스위칭되어 계통출력부(120b)에 연결된 상태를 나타내고 있다.
즉, 어느 하나의 신재생에너지발전부(110a)와 다른 신재생에너지발전부(110b)를 통해 생성된 전력은 다른 스테이션장치(100b)에 구비되는 계통출력부(120b)를 통해 에너지저장부(130)에 구비되는 배터리(131)에 저장될 수 있다. 물론, 이 경우에도 두 개의 합산 출력 전력값이 최대 출력점 이하일 경우 해당 계통출력부(120a, 120b)에 구비된 인버터 구동이 중지될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서 스위칭제어는 복수의 태양광발전기(111a, 111b)가 각각 직렬 연결되는 두 개의 스테이션 장치(100a, 100b)를 이용하여 수행되는 것으로 하여 설명하지만, 도 3과 같이 4개의 각기 다른 섹터(Sector A, Sector B, Sector C, Sector D)를 구성하되, 각 섹터에 복수의 스테이션장치를 구성한 경우에도 유사한 방식으로 스위칭제어를 수행할 수 있음은 물론이다. 즉, 두 개 또는 세 개의 출력 전력값이 최대 출력점 이하일 경우 네 개의 섹터의 신재생에너지발전부 출력을 하나의 섹터로 스위칭제어하여 하나의 출력으로 변환시킬 수 있다.
아울러, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 복수의 태양광발전기(111a, 111b)가 구비되는 것으로 하여 설명하였지만, 하나의 태양광발전기만 구비될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 병렬모드, 2개소 직렬모드 및 3개소 직렬모드에 각각 대응하는 스위칭제어를 설명하기 위한 도면으로, 도 6에 도시한 바와 같이 병렬모드에서는 각 태양광발전기군이 인버터와 일대일 대응되어 병렬 연결될 수 있고, 도 7에 도시한 바와 같이 2개소 직렬모드에서는 2개소의 태양광발전기군이 직렬 연결되어 하나의 인버터와 연결될 수 있으며, 도 8에 도시한 바와 같이 3개소 직렬모드에서는 3개소의 태양광발전기군이 직졀 연결되어 하나의 인버터와 연결될 수 있다.
예를 들어 N개소의 태양광발전기군이 구성되어 있을 경우 스테이션제어부(170)에서는 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 최대 출력점 이상인지 또는 이하인지의 여부를 판단하고, 최대 출력점 이상일 경우 도 6에 도시한 바와 같이 모든 태양광발전기군이 병렬모드로 인버터와 일대일 대응하여 연결되도록 제어할 수 있다.
또한, 스테이션제어부(170)에서는 최대 출력점 이하인 경우 N개소의 태양광발전기군을 각각 2개소씩 순차적으로 직렬 연결하여 하나의 인버터로 생성된 전력을 출력하도록 스위칭제어할 수 있다.
이 후, 스테이션제어부(170)에서는 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 최대 출력점 이상인지 또는 이하인지의 여부를 재판단하고, 최대 출력점 이상일 경우 도 7에 도시한 바와 같이 2개소의 태양광발전기군이 직렬 연결되는 2개소 직렬 모드로 인버터 구동을 제어할 수 있다.
한편, 재판단 시 최대 출력점 이하일 경우 스테이션제어부(170)에서는 도 8에 도시한 바와 같이 3개소의 태양광발전기군을 직렬 연결하여 하나의 인버터에 생성된 전력이 출력되도록 스위칭제어할 수 있다.
다음에, 스테이션제어부(170)에서는 신재생에너지발전부(110)의 출력 전력값이 최대 출력점 이상인지 또는 이하인지의 여부를 다시 재판단하고, 최대 출력점 이상일 경우 도 8에 도시한 바와 같은 3개소 직렬모드로 스위칭제어를 수행할 수 있고, 최대 출력점 이하인 경우 3개소 직렬모드로 하나의 인버터를 구동시키기 어려운 것으로 판단하여 전체 구성을 병렬모드로 변환한 후에, 인버터 구동을 중지시킬 수 있다.
물론, 4개소 직렬모드로 스위칭제어할 수 있을 경우 필요에 따라 상술한 바와 같은 유사한 과정을 통해 4개소 직렬모드로 스위칭제어를 수행하거나, 5개소 직렬모드로 스위칭제어할 수 있을 경우 필요에 따라 상술한 바와 같은 유사한 과정을 통해 5개소 직렬모드로 스위칭제어할 수 있음은 물론이다.
유무선통신망(200)은 복수의 스테이션장치(100)와 관제서버(300)를 유무선통신방식으로 통신연결하여 상호 데이터 통신을 담당하는 것으로, 종래에 공지된 각종 유선통신방식과 무선통신방식 뿐만 아니라 앞으로 구현될 각종 유선통신방식과 무선통신방식을 모두 포함할 수 있다.
관제서버(300)는 복수의 스테이션장치(100)에 유무선통신망(200)으로 연결되어 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 복수의 스테이션장치(100)에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출할 수 있다.
이러한 관제서버(300)는 복수의 스테이션장치(100)로부터 유무선통신망(200)을 통해 전력정보와 스위칭정보가 전송될 경우 전력데이터의 변화추이와 변화패턴을 학습할 수 있다.
예를 들면, 관제서버(300)에서는 태양광발전기(111)의 태양광전압값, 태양광전류값 등을 이용하여 생성된 현재 전력데이터의 변화추이가 일몰 전 변화추이데이터인지, 일출 전 변화추이데이터인지, 흐리거나 비가 오는 날의 변화추이데이터인지 등을 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 학습하여 판단 정확도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 관제서버(300)에서 학습된 전력데이터의 변화추이를 통해 전력사용량 예측결과를 도출할 수 있고, 이러한 전력데이터 변화추이와 전력사용량 예측결과에 대응하는 판단 알고리즘 정보는 스위칭제어를 위해 다시 스테이션제어부(170)로 전송될 수 있다.
한편, 관제서버(300)는 시계열 인공지능 알고리즘을 이용한 학습 및 추정에서 MTTP 전압의 상승이나 하강 시 유사한 환경 변수에 대해서 유사한 출력 전력데이터의 패턴이 형성될 수 있기 때문에, 심층 신경망 방식 중 CNN(convolutional neural network) 방식을 사용하여, 출력 전력데이터의 변화추이를 복수개의 레이어로 학습화할 수 있으며, 특히 인버터의 동작 패턴에 대해서 SVM(supported vector machine)을 사용하여 데이터 패턴을 추정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 스테이션장치에서 각각 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 전력을 저장함으로써, 신재생에너지를 이용한 발전 효율을 극대화시킬 수 있고, 각 스테이션장치에서 유무선방식으로 전력을 효과적으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결된 관제서버에서 각 스테이션에 대한 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출 및 분석함으로써, 발전효율이 극대화될 수 있도록 복수의 스테이션장치의 각 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 복수의 스테이션장치
110 : 신재생에너지발전부
120 : 계통출력부
130 : 에너지저장부
140 : 스위칭부
150 : 무선공급전부
160 : 유선공급부
170 : 스테이션제어부
200 : 유무선통신망
300 : 관제서버

Claims (7)

  1. 신재생에너지를 이용하여 전력을 생성 저장하고, 저장된 상기 전력을 전기수요처에 유무선방식으로 공급하되, 생성되는 상기 전력의 전압의 비교에 따라 발전 가능한 어느 하나의 스테이션으로 직병렬 스위칭하여 상기 전력을 저장하는 복수의 스테이션장치; 및
    상기 복수의 스테이션장치에 유무선통신망으로 연결되어 상태 모니터링을 수행하고, 시계열 인공지능 알고리즘을 통해 상기 복수의 스테이션장치에 대한 각 전력사용량 데이터를 학습하여 전력사용량 예측결과를 도출하는 관제서버;
    를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이션장치는, 각각
    태양광을 이용하여 상기 전력을 생성하고, 풍력을 이용하여 상기 전력을 생성하는 신재생에너지발전부;
    상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력을 계통라인으로 출력하는 계통출력부;
    상기 계통출력부를 통해 출력된 상기 전력을 저장하는 에너지저장부;
    상기 신재생에너지발전부와 상기 계통출력부를 연결시키거나, 혹은 다른 스테이션의 다른 신재생에너지발전부의 후단을 연결시키는 방식으로 직병렬 스위칭하는 스위칭부;
    상기 에너지저장부로부터 공급된 상기 전력을 기 설정된 영역에 위치하는 전기차에 무선방식으로 공급하는 무선공급부;
    상기 에너지저장부로부터 공급된 상기 전력을 유선방식으로 공급하는 유선공급부; 및
    상기 신재생에너지발전부, 계통출력부, 에너지저장부, 스위칭부, 무선공급부 및 유선공급부의 동작을 각각 제어하며, 상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력의 전압값을 제공받아 기 설정된 전력값보다 낮은 경우 다른 스테이션으로 상기 전력을 출력하도록 스위칭제어하고, 상기 전력에 대응하는 전력정보와 스위칭정보를 상기 관제서버로 전송하는 스테이션제어부;
    를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 신재생에너지발전부는,
    복수의 태양광패널을 포함하여 상기 전력을 생성하는 태양광발전기; 및
    복수의 프로펠러를 포함하여 상기 전력을 생성하는 풍력발전기;
    를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 계통출력부는, 상기 태양광발전기 및 풍력발전기를 통해 생성된 상기 전력의 전력값을 측정하여 상기 스테이션제어부로 제공하는 전압감지기와, 적어도 하나의 인버터를 포함하여 MPPT(maxium power point tracking) 기능을 수행하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 에너지저장부는,
    상기 신재생에너지발전부를 통해 생성된 상기 전력을 저장하는 배터리(battery);
    상기 배터리의 내부상태를 관리하는 배터리관리기;
    상기 전력의 저장계통 및 공급계통을 관리하는 전력관리기; 및
    상기 계통출력부를 통해 출력되는 교류 전력을 직류로 변환시켜 상기 배터리에 저장하고, 상기 배터리에 저장된 직류 전력을 직류 또는 교류로 변환하여 상기 전기수요처에 공급하는 전력변환기;
    를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 무선공급부는,
    상기 기 설정된 영역에 구비되되, 상기 전력을 상기 전기차에 무선공급하는 충전수단;
    상기 전력을 스마트폰에 무선공급하는 스마트폰충전포트;
    무선충전상태에 따라 발광하는 발광램프; 및
    상기 무선충전상태에 따라 음성출력하는 스피커;
    를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유선공급부는, 상기 전력을 유선공급하는 전기콘센트를 포함하는 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템.
KR1020220050804A 2022-04-25 2022-04-25 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템 KR20230151582A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050804A KR20230151582A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050804A KR20230151582A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230151582A true KR20230151582A (ko) 2023-11-02

Family

ID=88747786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220050804A KR20230151582A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230151582A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104922B1 (ko) 2010-12-24 2012-01-12 한양전공주식회사 태양광 발전 설비

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104922B1 (ko) 2010-12-24 2012-01-12 한양전공주식회사 태양광 발전 설비

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2686263B1 (en) Energy management system for solar-powered elevator installation
US8103386B2 (en) Power system
KR100993224B1 (ko) 하이브리드 발전 시스템의 에너지 충전 장치
CN102308452B (zh) 用于控制混合功率系统的方法和装置
US9660454B2 (en) Apparatus and method for managing and conditioning photovoltaic power harvesting systems
KR102283826B1 (ko) 머신러닝 기반의 mppt 동작전압 최적화를 위한 태양광 모듈 직병렬 변환시스템
CN201580268U (zh) 太阳能电动车
CN103996075A (zh) 考虑柴蓄协调增效的微电网多目标优化调度方法
Chen et al. Energy exchange model of PV-based battery switch stations based on battery swap service and power distribution
KR101545136B1 (ko) 독립형 마이크로 그리드의 발전기 출력 제어 방법 및 시스템
KR20160001086A (ko) 에너지 저장 시스템을 이용한 태양광 발전용 계통연계 시스템
KR20230151582A (ko) 신재생에너지를 이용한 스마트 전력 공급 및 차량 충전 스테이션 시스템
EP3182554B1 (en) A system for converting distributed renewable energy into usable energy
KR20140011254A (ko) 태양광 발전을 위한 인버터 시스템
CN105591399A (zh) 逆变器的控制方法及逆变器
CN207947613U (zh) 一种离并网光伏提水系统
JPH10174312A (ja) 太陽光発電と風力発電とのハイブリッド電源システムの系統連系運転方法
KR20120071147A (ko) 스마트 태양광 가로등의 그룹화를 통한 분산 전원 시스템 및 그의 제어 방법
CN106655264A (zh) 考虑云遮挡的并网光伏发电系统
KR20220109683A (ko) 동일한 용량을 갖는 컨버터 모듈 및 용량 가변이 가능한 하나 이상의 컨버터 모듈 그룹
CN117691685B (zh) 一种光伏逆变器智能调控系统
CN208797596U (zh) 一种模块化移动式充电站
US11932130B2 (en) Mission-critical microgrid
KR102367736B1 (ko) 태양광 패널을 이용한 전기 자동차 충전시스템
KR20010011621A (ko) 소규모 분산 계통연계형의 태양광 및 디젤 복합 발전시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application