WO2014017832A1 - 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2014017832A1
WO2014017832A1 PCT/KR2013/006635 KR2013006635W WO2014017832A1 WO 2014017832 A1 WO2014017832 A1 WO 2014017832A1 KR 2013006635 W KR2013006635 W KR 2013006635W WO 2014017832 A1 WO2014017832 A1 WO 2014017832A1
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emergency
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plant
managed
agent
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PCT/KR2013/006635
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English (en)
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김명회
최인선
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Hyosung Corp
Original Assignee
Hyosung Corp
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; 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
    • G06Q50/10—Services
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; 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

Definitions

  • the present invention relates to an agent-based energy management system and method, and more particularly, to an agent-based energy management system and method that can improve the performance of the entire system by distributing a centralized operation algorithm for each subagent and optimizing the operation algorithm. It is about.
  • Micro Energy Grid is the next generation energy technology that combines smart grid, distributed power and building energy. MEG is an energy total solution for efficient energy production and use to realize energy-controlled buildings and self-sufficient cities.
  • BEMS micro grid EMS
  • BEMS building energy management system
  • the above-described prior art has a structure for controlling the lower management apparatus provided for each electrical device in the central server, there is a disadvantage that adversely affects the operation of each electrical device when communication between the central server and the lower management device is lost.
  • the above-described prior art is difficult to effectively cope with the problem of the electrical device because when the problem occurs in a specific electrical device does not recognize the real-time occurrence of the problem of the electrical device.
  • An object of the present invention is to provide an agent-based energy management system and method that can improve the performance and reliability of the entire system by distributing the centralized operation algorithm by agent and optimizing the operation algorithm.
  • Another object of the present invention is to control in real time the plant to be managed in the field in the sub-agent stage when urgent control is required, such as in an emergency situation, and acquire and process data from the plant to be managed stably and systematically based on the sub-agent. It is to provide an agent-based energy management system and method that can be.
  • the agent-based energy management method at least any one in the micro-energy grid in the agent-based energy management system having an EMS (Energy Management System) server and the sub-agent connected to the EMS server Agent-based energy management method for real-time monitoring of one managed plant and control of energy production and consumption in the managed plant, dealing with remote monitoring, power generation management and grid operation of the managed plant on EMS server side And establishing a scheduling plan; And performing real-time control or emergency control of the managed plant according to the transaction and scheduling plan of the EMS server in a plurality of subagents installed to share and serve some roles of the EMS server, wherein the subagent is a managed plant. Obtain data from your role and process it.
  • EMS Electronicgy Management System
  • the EMS server and subagents may be configured to switch between normal and emergency mode or between normal and violation mode, transition between emergency and violation mode, progress from emergency or failure mode to failure mode, And an initialization step from the failure mode to the normal mode, wherein the normal mode, the emergency mode, the violation mode, and the failure mode are set according to the state of the plant to be managed.
  • the performing of the real time control may include controlling the plant to be managed according to a real time control scenario established by the subagent under the normal mode based on the real time control scheduling of the EMS server.
  • the performing of the real time control may include: executing, by the subagent under the normal mode, the operation cost minimization mode according to the real time control scenario; And when the demand response signal is received from the integrated operation center under the operation cost minimization mode, the subagent interworking with the EMS server executes the demand response mode for the load following control operation according to the real time control scenario.
  • executing the operating cost minimization mode includes determining a reference output of the distributed power supply and the amount of charge and discharge of the energy storage device and the amount of power received in the energy storage device before minimizing an energy transaction. do.
  • executing the demand response mode includes redistributing the output of the distributed power supply to supply a varying electrical load relative to the reference output of the plant to be managed.
  • executing the demand response mode includes redistributing the output of the distributed power supply device for the electrostatic power control of the power receiving point of the plant to be managed at a demand response time period based on the demand response signal in a subagent. do.
  • the step of performing emergency control may include emergency control of the managed plant at the lower agent stage based on the emergency control scenario established by the subagent under the emergency mode based on the emergency control scheduling from the EMS server. Include.
  • the step of performing emergency control may include obtaining emergency state occurrence information from a plant to be managed in a subagent; Selecting a specific emergency control scenario corresponding to the emergency occurrence information in the established emergency control scenario based on the emergency control scheduling from the EMS server; And emergency controlling the plant to be managed based on the selected emergency control scenario.
  • the step of performing emergency control further includes transmitting an emergency state alarm signal corresponding to the emergency occurrence information in the subagent to the EMS server.
  • the agent-based energy management method includes re-establishing a transaction and scheduling plan based on an emergency alarm signal at an EMS server; Updating an emergency control scenario for a plant to be managed based on the reestablishment scheduling plan from an EMS server in a lower agent; Additional emergency control of a plant to be managed based on the updated emergency control scenario in a subagent; And returning from the emergency mode to the normal mode if the additional emergency control succeeds in the step of additional emergency control, and proceeding from the emergency mode to the violation mode or the failure mode if the additional emergency control fails.
  • the step of performing emergency control may include obtaining emergency state occurrence information from a plant to be managed in a subagent; Recognizing a violation state of the plant to be managed based on the emergency occurrence information; Selecting a particular emergency control scenario closest to the violation state in the established emergency control scenario based on the emergency control scheduling from the EMS server; And emergency controlling the plant to be managed based on the specific emergency control scenario selected.
  • the step of recognizing a violation condition includes failing to select an emergency control scenario corresponding to the emergency occurrence information in the emergency control scenario of the subagent based on the emergency control scheduling of the EMS server.
  • the step of performing emergency control further includes the step of moving from the violation mode to the failure mode at the time of selection failure in selecting the nearest emergency control scenario.
  • the step of performing emergency control further includes sharing violation status data corresponding to the violation status with the EMS server in the subagent.
  • the agent-based energy management method includes adding a new case database based on the violation status data at an EMS server; Reestablishing a scheduling plan based on the new case database; Emergency control of a managed plant by applying the reestablished scheduling plan in a lower agent; And if the emergency control of the managed plant based on the reestablished scheduling plan succeeds, return from the violation mode to the normal mode or the emergency mode, and if the emergency control of the managed plant based on the reestablished scheduling plan fails, proceed to failure mode. It further comprises the step.
  • the agent-based energy management method may further include: managing failure case information at a lower agent after proceeding to a failure mode; And transmitting an offline action request signal of the managed plant to the preset manager device.
  • the agent-based energy management method further includes performing self-protection initialization at the subagent.
  • the agent-based energy management method may further include transmitting failure case information from the lower agent to the EMS server; Adding a new case database based on the failed case information in the EMS server; And processing the predetermined whole system offline situation action in the EMS server.
  • the agent-based energy management method may further include: detecting an initializeable state of a managed plant at a lower agent after the step of going to a failure mode; Receiving initializeable state information of a plant to be managed from a lower agent in an EMS server; Checking whether the plant can be initialized at the EMS server; And initiating a managed plant based on a plant initialization signal of an EMS server in a lower agent.
  • An agent-based energy management system is an agent-based energy management system that monitors at least one managed plant in a micro-energy grid in real time and controls energy production and consumption in the managed plant.
  • An Energy Management System (EMS) server for establishing transaction and scheduling plans for remote monitoring, power generation management and grid operation of the plant; And a plurality of sub-agents that share some roles of the EMS server and perform real-time or emergency control of the managed plant according to the transaction and scheduling plan of the EMS server, wherein the sub-agents are assigned to the responsible role from the managed plant. Acquire and process the corresponding data.
  • EMS Energy Management System
  • the EMS server and subagents switch between normal and emergency mode or between normal and violation mode, switch between emergency and violation mode, progress from emergency or failure mode to failure mode, and failure mode. Performs at least one of the initialization to the normal mode, wherein the normal mode, emergency mode, violation mode and failure mode are set according to the state of the plant to be managed.
  • the EMS server receives TOC information including market information and load information from the Total Operating Center (TOC) under normal mode, and deals and schedules for real-time control and emergency control based on the TOC information. Then establish and send the established transaction and scheduling plan to the subagent.
  • the subagent establishes a real-time control scenario and an emergency control scenario based on the transaction and scheduling plan of the EMS server under the normal mode, controls the managed plant in real time based on the established real-time control scenario, and receives data from the managed plant. Acquire and share the energy production status obtained from the managed plant with the EMS server.
  • the EMS server receives the demand response signal from the Integrated Operations Center under normal mode, reestablishes or modifies the transaction and scheduling plan in response to the demand response signal, and sends the modified transaction and scheduling plan to the subagent.
  • the lower agent reestablishes a real-time control scenario based on a predetermined transaction and scheduling plan from the EMS server under the normal mode, and controls the managed plant in real time based on the reestablished real-time control scenario.
  • the subagent obtains emergency occurrence information from the managed plant, selects a specific emergency control scenario corresponding to the emergency occurrence information among emergency control scenarios, and emergencyly manages the managed plant based on the selected emergency control scenario. Control and transmit the emergency alarm signal to EMS server.
  • the sub-agent proceeds with the preset load following control scenario according to the emergency control scenario under the emergency mode, and adjusts the output of the distributed power supply device according to the variation of the important load according to the load following control scenario.
  • the subagent confirms that the emergency occurrence information obtained from the managed plant under normal mode or emergency mode is violation status information, and selects the emergency control scenario closest to the violation status in the real time control scenario or emergency control scenario. Emergency control of the plant to be managed is based on the nearest emergency control scenario.
  • confirming that the subagent is in violation of the state information may indicate that the emergency occurrence information is information without a corresponding control scenario in a real time control scenario or an emergency control scenario, or to compare the current output with a preset reference output of the managed plant. When the difference is more than a certain value.
  • the EMS server creates a new case database based on violation status information from the subagent, and reestablishes the transaction and scheduling plan to which the new case database was added.
  • the subagent further applies an emergency control scenario based on the reestablished transaction and scheduling plan from the EMS server to further control the managed plant.
  • the subagent recognizes the failure of emergency control or additional emergency control from the data acquired from the managed plant or the emergency state occurrence information under the emergency mode or the violation mode, and performs a preset operation for offline situation action.
  • the EMS server adds a new database based on failure case information from the lower agent, and performs a preset operation for offline situation action of the entire system.
  • the subagent detects initializeable state data in the managed plant under failure mode.
  • the EMS server checks whether the system can be initialized based on the initializeable state data from the lower agent, and transmits a system initialization signal to the lower agent.
  • the subagent initializes the managed plant in response to the system initialization signal.
  • an agent-based energy management system and method capable of improving the performance and reliability of the entire system by distributing the centralized operation algorithm for each lower agent and optimizing the operation algorithm.
  • the subagent stage can effectively control the plant under management on site, and can acquire and process data from the plant under management stably and systematically based on the subagent.
  • Agent-based energy management systems and methods can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an agent-based energy management system (hereinafter, simply referred to as an energy management system) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic state transition diagram for explaining an operation mode of the energy management system of FIG. 1.
  • FIG. 3 and 4 are schematic flowcharts illustrating an agent-based energy management method (hereinafter, simply referred to as an energy management method) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a data acquisition process of a lower agent that can be employed in the energy management method of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a consumer participation type power distribution system employing the energy management system of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a higher agent employable in the energy management system of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of a subagent employable in the energy management system of FIG. 6.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an agent-based energy management system (hereinafter, simply referred to as an energy management system) according to an embodiment of the present invention.
  • the energy management system 10 includes an energy management system (EMS) server 110 and a lower agent group 120, and includes at least one managed plant in a micro energy grid. Monitor in real time and control energy production and consumption in the plant to be managed.
  • the plant to be managed may be any one of a production source for producing energy such as electric power, heat and gas, a consumer or consumer consuming energy, or a combination thereof.
  • Production sources include distributed power supplies, energy storage devices, and the like.
  • the EMS server 110 divides and plays a part of its role in an energy management system (EMS) that manages at least one specific managed plant in a micro energy grid or a micro grid.
  • EMS energy management system
  • the EMS server 110 is a means for allocating some of its functions to the sub-agents, and performing the functions corresponding to those means or transactions and scheduling functions for energy production and use of the managed plant.
  • the EMS server 110 may be referred to as an upper agent in a concept corresponding to the lower agent, and is connected to an external Total Operating Center (TOC) through a network.
  • the integrated operation center may be, for example, at least one control center for managing the micro energy grid.
  • the EMS server 110 may be connected to a separate system manager or a preset manager device corresponding to the system manager.
  • the system manager may handle and / or repair a situation such as an emergency state in various buildings or buildings. It may be the person in charge or a system operated by this person.
  • the lower agent group 120 divides and plays a part of the roles in the energy management system (EMS) managing at least one specific managed plant in the micro energy grid or the micro grid.
  • the subagent group 120 includes a first subagent 121 and a second subagent 122.
  • the first subagent 121 may be a real time control module in charge of a real time control function
  • the second subagent 122 may be an emergency control module in charge of an emergency control function.
  • These sub-agents may be installed in the MEG EMS of the demand resource device (load device, etc.) of the managed plant or the distributed micro grid gateway (MG Gateway).
  • the lower agent group 120 interworks with the EMS server and may be connected with the system manager through a network similarly to the EMS server 110.
  • the network includes any network capable of performing a call or communication function, such as a mobile communication network for voice call, a mobile communication network for video call, an internet protocol (IP) or long term evolution (LTE) based data communication network, or the Internet. do.
  • a network may include a mobile communication network, a data network or a satellite network, and the mobile communication network may include, for example, a body area network (BAN), a personal area network (PAN), a local area network (LAN), and a metropolitan area (MAN) according to a transmission distance thereof.
  • BAN body area network
  • PAN personal area network
  • LAN local area network
  • MAN metropolitan area
  • WAN wide area network
  • the Total Operating Center analyzes the site and database the analyzed data by scenario.
  • the database may be managed, for example, in the form of XML (eXtensible Markup Language) standard, and may include connection relationship information between energy management systems and switch information managed by each energy management system.
  • XML eXtensible Markup Language
  • the upper agent of the energy management system may be configured as other energy management systems.
  • Establish an energy grid operation plan energy production information, etc.) for division of roles by region or function, and transfer the established information to the integrated operation center, or establish and establish an energy grid operation plan for role division with subagents Distributed plans to subagents.
  • the subagent establishes a control scenario including the scenario plan schema file based on the real time control plan and the emergency control plan established at the parent agent, and controls the managed plant based on the scenario plan schema file when the scenario situation occurs. do.
  • the managed plant may be grouped according to the first subagent 121 and the second subagent 122.
  • the plant to be managed may be classified into a load device or a demand resource device controlled by the first subagent 121 and a distributed power supply device controlled by the second subagent 122.
  • an upper agent and a lower agent are installed for each role in charge, and interworking therebetween.
  • the operation algorithm can be optimized.
  • by transferring a specific function of the parent agent to the subagent and interworking between the subagents it is possible to quickly perform remote actions for immediate action and normal operation in case of problems in the managed plant.
  • immediate actions can be taken at the subagent level, thereby improving the stability and reliability of the system.
  • FIG. 2 is a schematic state transition diagram for explaining an operation mode of the energy management system of FIG. 1.
  • the energy management system has a predetermined operation mode and performs state transition of the operation mode according to a control scenario.
  • the energy management system basically has four operating modes, four of which are normal mode (11), emergency mode (22), violation mode (23) and failure mode (Failure). Mode, 24). Normal mode, emergency mode, violation mode and failure mode are set according to the state of the plant to be managed.
  • the energy management system is switched between normal and emergency mode or between normal and violation mode, between emergency and violation mode, from emergency mode or failure mode to failure mode, and during initialization from failure mode to normal mode. Either mode switching is carried out and the energy production and consumption of the plant to be managed is managed.
  • the normal mode 11 is a mode for real-time control of the plant to be managed based on a real-time control scenario (first scenario) based on a steady state or usual scheduling.
  • first scenario a real-time control scenario
  • the lower agent establishes a first scenario based on the energy supply and / or demand plan from the upper agent, controls the managed plant in real time according to the first scenario, and acquires from the managed plant. Share data with the parent agent.
  • the energy management system may operate in a Cost Minimize Mode in order to maximize the energy efficiency of the system itself or maximize the energy efficiency of the entire grid under the normal mode 11.
  • cost minimization mode you can determine the baseline output of the energy source, the charge and discharge of the energy storage device, and the amount of power received to minimize the cost of electricity and heat energy supplies that are run before the trading day.
  • the trading day may be one day before the energy trading day or a preset time before the energy trading day.
  • the energy management system may receive a demand response signal from the integrated operation center under the normal mode 11, in which case, the energy management system may perform the demand response mode under the normal mode 11.
  • the Demand Response of the electricity market is a time stability tariff or power market price stability designed to induce a change in the power usage pattern of consumers by providing consumers with electricity signal signals that approach the marginal cost of each hour. If a problem in the reliability of the power system is expected, it can be defined as an incentive program designed to induce a reduction in power usage by consumers.
  • the energy management system determines the baseline output of the energy source, the charge and discharge of the energy storage device, and calculates the total demand reduction in order to minimize the electricity and thermal energy supply costs while implementing the demand reduction of the managed plant in the demand response mode. Can be distributed by customer.
  • the energy management system utilizes Load Following Control technology under the demand response mode (15) to provide energy efficiency by supplying energy produced from its own energy source to customers at key energy consumption periods such as power peaks. You can increase your economy by increasing it.
  • the load tracking control technology refers to a control method of immediately generating power according to a load at each time point in response to a change in energy supply and demand such as power and heat.
  • the energy management system recognizes any one of the normal state, the emergency state and the violation state based on the data obtained from the plant to be managed through the subagent or the emergency occurrence information, and the emergency state or You can proceed from the normal mode to the corresponding mode when the recognition status is recognized.
  • the emergency mode 12 emergencyes the managed plant based on the emergency control scenario (second scenario) according to the emergency control scheduling when an emergency condition occurs that is not included in the normal control scheduling plan or corresponds to the case situation included in the emergency control scheduling plan. This mode is to control. Under the emergency mode 12, the subagent will emergency control the managed plant based on the second scenario, return to normal mode if the emergency control succeeds, and in case of emergency control violation 13 or failure mode 14 Proceed to
  • the violation mode 13 is the closest to the violation state among normal control scheduling (real time control scheduling, etc.) and a control scenario based on normal control scheduling or emergency control scheduling when an emergency state corresponding to a case situation not included in the emergency control scheduling occurs. This mode is to select a specific control scenario and emergency control the plant to be managed based on the selected control scenario. Under violation mode 13, the energy management system may further emergency control the plant to be managed based on the reestablished scheduling for the violation condition and an additional emergency control scenario (third scenario) based thereon. Under violation mode 13, if emergency control or additional emergency control is successful, the energy management system returns to normal mode 11 or proceeds to emergency mode 12 from violation mode 13, and emergency control or additional emergency control is If it fails, the energy management system proceeds from violation mode 13 to failure mode 14.
  • the failure mode 14 is in the event of an emergency control failure for the managed plant under emergency mode 12 or in case of an emergency control or further emergency control failure for the managed plant under violation mode 13. ) Or a transition mode from the violation mode 13.
  • the energy management system can manage information about failure situations, reestablish scheduling and control scenarios for failure situations, notify off-line system administrators of alarms or initiate an entire system.
  • the Cost Minimize Mode is a mode for minimizing the cost of electricity and heat energy supply under the normal mode 11, for example, under this mode, the energy management system is operated before electricity And a reference output of a production source (such as a distributed power supply device) and a charge / discharge amount and a power reception amount of the energy storage device for minimizing the heat energy supply cost.
  • a production source such as a distributed power supply device
  • the EMS server or the upper agent 110 and the lower agent group (hereinafter, referred to simply as the lower agent 120) may be interworked as follows.
  • the upper agent 110 receives TOC information from the integrated operation center (TOC).
  • the upper agent 110 establishes a plan (operation plan, etc.) for scheduling of electricity and heat energy management of the managed plant, an emergency plan, etc. based on the TOC information, and transfers the established operation plan to the lower agent 120. send.
  • the upper agent 110 transmits the production information to the integrated operation center (TOC).
  • the lower agent 120 establishes a real-time control scenario or an emergency control scenario based on the operation plan from the upper agent for each role, and controls the managed plant in real time.
  • the lower agent 120 acquires data from the plant to be managed.
  • the lower agent 120 acquires and processes data corresponding to the role of each.
  • the lower agent 120 shares the production status acquired from the plant to be managed with the upper agent 110.
  • the demand response mode 15 is driven under the normal mode 11 or during normal operation, and the reference output of the production source derived from the scheduling module (not shown) of the upper agent. Redistributing the output of the source to supply electric loads that vary in response to the demand response, or redistributing the output of the source to enable electrostatic control of the faucet points of the plant to be managed at the time of the demand response based on the demand response signal Mode.
  • the upper agent 110 and the lower agent 120 may interwork as follows.
  • the upper agent 110 receives a demand response signal from the integrated operation center (TOC).
  • the upper agent 110 establishes a modification plan in which the preset operation plan is modified in response to the demand response signal, and transmits the established modification plan to the lower agent 120.
  • the upper agent 110 transmits a request signal whether or not the response to the request and the production information to the integrated operation center.
  • the lower agent 120 establishes a real time control scenario and an emergency control scenario based on the modification plan from the upper agent 110, and controls the managed plant in real time based on the established real time control scenario. Then, the lower agent 120 acquires data from the plant to be managed, and shares the production status acquired from the plant to be managed with the upper agent 110.
  • the energy management system 10 may proceed without a separate switching process when the operation cost is changed from the mode of minimizing operation mode to the demand response mode by sharing the roles of the upper agent 110 and the lower agent 120.
  • the operating algorithm of the system can be optimized.
  • emergency mode 12 is a mode for coping with an emergency condition occurring in a managed plant, and the upper agent 110 may control a grid according to various emergency conditions based on a scheduling plan.
  • the production scenarios of the production source can be prepared and distributed to the subagent 120, the subagent 120 is a production source, energy storage and reserve to supply energy to the critical load of the consumer (demand resource device, etc.)
  • the power output can be distributed and a load shedding signal can be sent to an external system such as a building energy management system (BEMS).
  • BEMS building energy management system
  • the subagent 120 acquires emergency state occurrence information from the plant to be managed.
  • the lower agent 120 selects a specific emergency control scenario corresponding to emergency occurrence information from among preset emergency control scenarios based on the emergency control plan from the upper agent 110, and manages the plant based on the selected emergency control scenario.
  • Emergency control In addition, the lower agent 120 may transmit an emergency state alarm signal to the upper agent 110.
  • the emergency state of the plant to be managed in the emergency mode corresponds to the case of the second scenario case classified as different from the first scenario case set for remote monitoring, power generation management and grid operation of the plant to be managed.
  • the second scenario case matter may include all things other than the first scenario case matter, and the state of the managed plant corresponds to the preset emergency case matter or does not correspond to the preset emergency case case. Includes cases that are close to a preset emergency state case.
  • the term 'proximity' in control engineering may refer to a value within a predetermined similarity range or having a value closest to the estimated similarity.
  • the lower agent 120 may perform emergency control of the plant to be managed in the lower agent stage based on a preset emergency control scenario corresponding to the emergency condition occurrence information.
  • the energy management system 10 even when a problem occurs in the plant to be managed under an undesired situation such as a loss of communication between the upper agent 110 and the lower agent 120, The problem situation can be dealt with promptly and quickly.
  • the energy management system 10 may adjust or distribute the output of the production source according to the change of the important load without interrupting the energy supplied to the important load through the load following mode under the emergency mode 12. Can be.
  • the normal violation mode 13 is a type of violation mode that proceeds from the normal mode to the violation mode.
  • the upper agent 110 establishes a new scheduling when the current output data compared to the reference output of the production source derived from the scheduling module (not shown) exceeds the error rate range, and the lower agent 120 is reestablished.
  • the managed plant can be controlled according to the emergency control scenario based on the emergency control scheduling. The process from the normal violation mode to the normal violation mode and the operation process in the normal violation mode will be described in detail as follows.
  • the lower agent 120 acquires data from the plant to be managed, and confirms the violation state of the plant to be managed from the acquired data. Confirmation of the violation status may be performed by comparing the current output with the preset reference output on the scheduling.
  • the subagent 120 selects the control scenario closest to the violation state among preset real-time control scenarios and emergency control the managed plant based on the selected control scenario.
  • the lower agent 120 transmits the violation status data and the alarm signal to the upper agent 110.
  • the subagent 120 obtains the emergency control result feedback from the plant to be managed.
  • the upper agent 110 requests TOC information from the integrated operation center based on the violation status data, and receives the TOC information from the integrated operation center.
  • the higher agent 110 reestablishes the scheduling and emergency control plan based on the TOC information, and transmits the reestablishment plan to the lower agent 120.
  • the upper agent 110 transmits information on whether the demand can be responded to and output to the integrated operation center.
  • the lower agent 120 reestablishes the emergency control scenario based on the emergency control result feedback and the reestablishment plan from the upper agent 110, and further emergency control the managed plant based on the reestablished emergency control scenario. .
  • the energy management system 10 acquires data from the plant to be managed after the additional emergency control, and returns to the normal mode from the violation mode or the violation mode if the additional emergency control is determined to be successful or partially successful based on the acquired data. Proceed to emergency mode, and if further emergency control is found to fail, proceed from violation mode to failure mode.
  • the emergency violation mode 13 is a type of violation mode that proceeds from the emergency mode to the violation mode.
  • the subagent 120 determines that a specific emergency control scenario corresponding to the emergency occurrence information obtained from the managed plant is a violation state not included in the preset emergency control scenario. Select the specific scenario that is closest to the status occurrence information and emergency control of the managed plant based on the selected scenario.
  • An embodiment of an operation process of the lower agent and the upper agent in the emergency violation mode is as follows.
  • the sub-agent 120 obtains the emergency occurrence information from the managed plant, checks the violation state according to the failure of the selection of the emergency control scenario corresponding to the emergency occurrence occurrence information, and then selects the scenario closest to the emergency occurrence information. Select and emergency control the plant to be managed based on the selected proximity scenario. If the selection of the proximity scenario fails, the subagent or energy management system may proceed to the initialization mode. Then, the lower agent 120 transmits the violation state data and the alarm signal to the upper agent 110, and obtains the control result feedback from the management target plant.
  • the upper agent 110 adds a new case database based on the violation status data, reestablishes a plan for scheduling and emergency control, and then transmits the reestablishment plan to the lower agent 120.
  • the sub-agent 120 establishes an additional scenario based on the reestablishment plan, and further emergency control of the managed plant based on this.
  • the subagent 120 obtains data from the plant to be managed.
  • the subagent 120 determines that the additional emergency control is successful, and the current violation mode corresponds to the normal mode or emergency corresponding to the corresponding scenario. Return to the mode.
  • the lower agent 120 determines that the additional emergency control has failed and proceeds from the violation mode to the failure mode if the state of the managed plant still does not correspond to the preset control scenario despite the additional emergency control.
  • a failure mode 14 is a mode that progresses when control fails in an emergency mode or a violation mode.
  • the energy management system enters into a failure mode after going from a normal mode to an emergency mode, enters a failure mode after a normal mode from a violation mode, or proceeds to a violation mode through an emergency mode from a normal mode. It may then operate to enter the failure mode.
  • the subagent recognizes a failure state based on the data acquired from the managed plant or the emergency occurrence information, and performs an offline situation action according to a preset emergency control scenario to cope with the failure state. Offline situation actions include initializing the system as a whole (shut down, etc.).
  • One embodiment of the operation of the energy management system in failure mode is as follows.
  • the lower agent 120 acquires data from the plant to be managed and checks the violation state based on the acquired data.
  • this violation condition reaches a preset number or range (such as a reference value)
  • the subagent 120 recognizes the failure of emergency control or additional emergency control, and selects a preset scenario (such as offline situation actions) for the failure mode.
  • the lower agent 120 manages scenario application failure case information and transmits violation case information to the higher agent.
  • the lower agent 120 may be implemented to perform initialization for self protection after the above-described operation.
  • the upper agent 110 adds a new case database based on the violation case information, and performs offline situation actions on the entire system.
  • the offline situation action includes transmitting emergency state occurrence information and / or alarm signal of the managed plant to a system manager or a preset manager device corresponding to the system manager.
  • the lower agent 120 establishes an additional control scenario based on the reestablishment plan from the upper agent 110, and applies the same to control the plant to be managed again.
  • an initial mode is a mode for initializing the system as a whole when the plant to be managed is not in an initializeable state under a failure mode.
  • the energy management system may control the system based on the derived initializeable state. An embodiment of the initialization mode will be described below.
  • the lower agent 120 detects the initializeable state of the plant to be managed, and transmits the initializeable state information of the plant to be managed to the higher agent.
  • the upper agent 110 checks whether the system can be initialized based on a preset scheduling or an emergency control plan, and transmits an initialization signal to the lower agent 120.
  • the lower agent 120 initializes the plant to be managed in response to the initialization signal.
  • the basic failure mode is driven by the lower agent, but the initialization mode is implemented by the upper agent to determine whether the entire system can operate the operation, so that the immediate emergency situation under the violation mode or failure mode Coping can be carried out, thereby improving the reliability of the energy management system.
  • the initialization mode is implemented by the upper agent to determine whether the entire system can operate the operation, so that the immediate emergency situation under the violation mode or failure mode Coping can be carried out, thereby improving the reliability of the energy management system.
  • it can facilitate the construction of a remote maintenance system for normal operation in the event of a problem.
  • the lower agent 120 when the communication between the upper agent 110 and the lower agent group 120 is lost, the lower agent 120 is managed based on a preset real-time control and / or emergency control scenario through communication with each other. By controlling the plant, it is possible to prevent unwanted adverse effects on the operation of the managed plant belonging to the subagents.
  • the energy management system 10 by implementing the energy management system 10 to share the role of the agent by function or module, it is possible not only to obtain an appropriate amount of data such as energy production data, energy demand data, energy consumption data, etc. Data from the plant can be reliably and systematically acquired and processed.
  • the energy management system 10 of the present embodiment when an emergency state, a violation state or a failure state occurs, information may be shared through dual agent system operation and the problem situation may be effectively coped with by reestablishing a real-time control scenario. That is, by using the agent upper and lower linkage structure of the present embodiment, through the real-time scenario management shared to the upper and lower agents, it is easy to establish a remote maintenance system for immediate action and normal operation for emergency situations, thereby It can improve the reliability of the system.
  • the energy management system 10 of the present embodiment may be applied to the micro energy grid (MEG) in the form of standards-based middleware.
  • the Common Information Model (CIM) standard (IEC 61970/61968, etc.) may be applied to the middleware.
  • SI system integration
  • SI system integration
  • due to the structural problems caused by the centralized operation of the existing energy management system and the lack of real-time scenario management for emergencies the problem of low reliability of the system may be improved.
  • FIG. 3 and 4 are schematic flowcharts illustrating an agent-based energy management method (hereinafter, simply referred to as an energy management method) according to an embodiment of the present invention.
  • the upper agent establishes a real-time control and emergency control plan (scheduling) for the plant to be managed based on preset total energy management information (S31).
  • the overall energy management information may include market information and load information received from the integrated operation center.
  • the real-time control and emergency control plan is distributed from the upper agent to the lower agent, where the upper agent can send only the scheduling necessary for the role of the lower agent to the subagent.
  • the upper agent may create and distribute the operation scenarios of the grid and the production source according to the emergency state to the second lower agent based on the emergency control scheduling.
  • the second subagent may emergency control the customer or the plant to be managed based on the emergency control scenario established based on the emergency control scheduling.
  • the lower agent establishes a real time control scenario and an emergency control scenario based on the scheduling from the upper agent (S32).
  • the subagent controls the plant to be managed based on established real-time control scenarios or emergency control scenarios.
  • the subagent recognizes the state of the managed plant based on the data from the managed plant (S33).
  • the plant to be managed has a normal state, an emergency state, a violation state or a failure state.
  • Data obtained from the plant to be managed may be shared with the parent agent.
  • the subagent switches the operation mode according to any one of a normal state, an emergency state, a violation state, and a failed state of the managed plant and performs a preset control scenario for the operation mode (S34).
  • Preset control scenarios include real time control, emergency control or offline situational action.
  • an energy management system employing an energy management method according to an embodiment first detects an event occurring in a plant to be managed through various sensors (S41). Then, it is determined in what case the detected event is the situation (S42). In the determination step, it is determined whether the detected event is an event occurrence situation of a case included in the preset control scenario or an event (unplanned event, etc.) occurrence situation of a case not included in the preset control scenario.
  • a series of control operations are performed according to a case situation corresponding to the corresponding event (S43). For example, it may be performed to control an event by a linkage operation between a first subagent and a fourth subagent installed in a specific region (see FIGS. 6 and 8).
  • the lower agent may notify the upper agent of the event processing information about the corresponding event processing (S44).
  • Proximity scenario refers to a specific control scenario that is closest to a detected event (such as emergency occurrence information) among preset control scenarios, and the selection of such a proximity scenario has a value closest to or the most detected value in the event. It may correspond to selecting a scenario having a.
  • step S45 if there is a proximity scenario for the detected event, the subagent selects a proximity scenario and performs a series of control operations based on the selected proximity scenario (S46).
  • the subagent displays the event information or event information and processing information of the corresponding event.
  • the upper agent is notified (S47).
  • the event information may include violation case information or failure case information for processing failure of the violation case.
  • the subagent determines whether the control fails (S48).
  • the control failure includes a case in which the sequence control operation is performed based on the proximity scenario but is not controlled as desired or is in an uncontrollable state because there is no proximity scenario.
  • the subagent performs the offline situation action according to the preset control scenario (S49).
  • the upper agent adds a new case database on the basis of the violation case information and re-establish the plan for emergency control (S50).
  • the reestablished emergency control plan is redistributed to the subagent, and the subagent applies the reestablished emergency control plan to further emergency control the managed plant (S51).
  • the subagent manages the event processing failure information, notifies the parent agent, and then performs its own initialization.
  • the managed plant may be initialized according to the initialization signal from the upper agent.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a data acquisition process of a lower agent that can be employed in the energy management method of FIG. 4.
  • the lower agent first recognizes a consumer pattern of a consumer or a consumer by agent or by role in operation S51.
  • the consumer or consumer corresponds to an object that consumes energy such as power and heat, and the consumer pattern may be classified according to categories such as weekdays, weekends, holidays, and seasons as energy demand patterns.
  • the energy management system can establish a pattern of a predetermined period by accumulating linkage information of common items in the pattern, and manage the database in the form of an XML schema file based on the established pattern.
  • the lower agent transmits the agent-specific pattern database schema file to the upper agent (S53).
  • the upper agent executes the scheduling process based on the pattern database schema file uploaded from the lower agent to configure an operation plan for real time control and emergency control, and distribute the configured operation plan to the lower agent.
  • a particular scenario case which is an example of a control scenario, may be named upper case 1 (parent XML 1), which may correspond to, for example, a scenario in which a first subagent and a second subagent interoperate to process a situation. (See Figures 6 and 8).
  • the energy management system efficiently controls the managed plant through the agent operation using the upper agent and the lower agent (S55).
  • the lower agent may be implemented to load the scenario planning schema file for the agent from the upper agent and to control the managed plant based on the loaded file.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a consumer participation type power distribution system employing the energy management system of the present invention.
  • the energy management system (EMS) 100 includes a system operation 113a, a system distribution 114a, a power generation management 115a, and an integrated monitoring system within the energy management system 100.
  • the middleware engine 102 program and the like are implemented to acquire information necessary for operating the system from the system and other systems through the middleware (M / W: Middleware, 103) at normal times.
  • the middleware 103 refers to a program that acts as a mediation and intermediary between system software and application software or between two different kinds of application programs.
  • the energy management system 100, the middleware 103 or a combination thereof may correspond to the EMS server 10 of the energy management system described above.
  • the EMS 100 prepares scenarios necessary for grid operation, grid distribution and power generation management based on the acquired information.
  • the EMS transmits the created scenario to the middleware 103 through the middleware engineering program.
  • the middleware 103 sets up the subagents 123, 124, and 125 based on the scenario received from the EMS 100.
  • the agents may correspond to third to fifth sub-agents respectively coupled to the devices 210, 220, and 230 of the in-building power system connected to the distribution system (see FIG. 8).
  • the agents execute the set scenario through direct communication with each other, and the managed plant can be reliably managed and operated by the agent operation according to the preset scenario.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of an upper agent employable in the energy management system of FIG. 6.
  • the upper agent 110a includes a first real time control module 111 and a first emergency control module 112.
  • the first real time control module 111 includes a first system operation module 113, a first system distribution module 114, and a first power generation management module 115.
  • the first grid operating module 113, the first grid distribution module 114, and the first power generation management module 115 do not belong to the first real-time control module 111 and are connected to the first real-time control module 111. It can be arranged independently or in parallel.
  • the upper agent 110a establishes the real time control scheduling for the emergency and the emergency control scheduling for the emergency, and transmits the established scheduling plan result to the lower agent through the first real time control module 111.
  • the upper agent 110a receives data on emergency cases, violation cases, or failure cases from the lower agent as needed, and creates a new case database or adds to the primary database based on the received data, and performs emergency control.
  • the scheduling is reestablished, and the reestablished emergency control scheduling is transmitted to the subagent through the first emergency control module 112.
  • the first real time control module 111 may prepare an operation plan of a grid and an energy production source according to a normal state based on the normal scheduling, and distribute the same to a lower agent. In addition, the first real-time control module 111 may determine the reference output of the energy production source, the charge and discharge amount of the energy storage device, and the amount of power received before the transaction date in order to minimize the cost of supplying electricity and heat energy.
  • the first emergency control module 112 may prepare an operation plan of a grid and an energy production source according to an emergency state based on the emergency control scheduling, and distribute the operation plan to the subagent.
  • the first emergency control module 112 receives data on violation or failure cases (such as alarm messages and control values in violation and / or failure states) from the subagent and based on the received data and / or control values. After reestablishing emergency control scheduling, the result of the reestablished emergency control scheduling plan can be transmitted to the corresponding subagent.
  • the first grid operating module 113 is installed in a switchboard in which a customer enters in a distribution system in cooperation with a second grid operating module of a lower agent, and performs grid upper operation means for controlling distribution inlet or a function corresponding to the means.
  • the first grid distribution module 114 may correspond to the component, the grid upper operating means or corresponding to such means to control the power distribution for each load in the customer's switchboard in conjunction with the second grid distribution module of the subagent
  • the first power generation management module 115 may correspond to a component that performs a function, and the first power generation management module 115 may operate in conjunction with a second power generation management module of a lower agent to produce energy at a customer and supply power to a customer or a distribution system. Or a component that performs a function corresponding to such means (see FIG. 6).
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of a subagent employable in the energy management system of FIG. 6.
  • the subagent 120a may include a first subagent 121 having a second real time control module 1211 and a second subordinate agent having a second emergency control module 1212.
  • the third subagent 123 having the agent 122, the second system operation module 1213, the fourth subagent 124 having the second system distribution module 1214, and the second power generation management module ( A fifth sub-agent 125 with 1215.
  • the first to fifth subagents may communicate with each other and share data.
  • the first sub-agent 121 or the second real-time control module 1211 manages the electric load that is changed from the reference output of the energy production source derived from the corresponding functional unit (first real-time control module, etc.) of the upper agent in the normal mode. Adjust or redistribute the output of the energy source to supply to the plant.
  • the specific subagent Based on the demand response data for energy consumption of the managed plant, the specific subagent responds to the demand response mode in the first mode for cost reduction (corresponding to operating cost minimization mode) and corresponding to demand response mode. ), The second real-time control module 1211 redistributes the output of the energy production source to enable the constant power control of the power receiving point during the demand response time period corresponding to the power peak of the demand response data. can do.
  • the second sub-agent 122 or the second emergency control module 1212 outputs the outputs of the energy production source, the energy storage device, and the backup power source to power the critical load of the customer based on the emergency control scheduling in case of an emergency condition. Distribution and load shedding signals can be sent to external systems, such as building energy management systems in managed plants.
  • the second emergency control module 1212 selects an emergency control scenario close to the detected violation state and controls the managed plant based on the selected emergency control scenario.
  • the parent agent receives the violation state information, the alarm message, the control value for the violation state, and the like from the second subagent 122, and based on the received violation state information or the control value, the parent agent receives the new emergency control case database. It adds to the database, reestablishes emergency control scheduling, and sends the reestablished emergency control scheduling result to the subagent.
  • the second lower agent 122 reestablishes the emergency control scenario based on the reestablished emergency control scheduling plan result from the upper agent, and additionally controls the managed plant further based on the emergency control scenario.
  • the second sub-agent 122 transmits data on the violation and / or failure case to the parent agent, and alerts the system administrator. Can be transmitted and initialization can be performed to protect the system.
  • the third sub-agent 123 has a second system operation module 1213 that interworks with the corresponding functional unit (first system operation module, etc.) of the upper agent, and is installed in the distribution board where customers are introduced from the distribution system.
  • Grid sub-operation means coupled to the device for controlling the control unit or a component that performs a function corresponding to the means
  • the fourth sub-agent 124 is the corresponding functional unit of the upper agent (first system distribution module, etc.)
  • a second grid distribution module 1214 in conjunction with the grid sub-operation means coupled to the apparatus for controlling power distribution for each load in the customer's distribution panel or a component for performing a function corresponding to such means.
  • the fifth lower agent 125 may include a second power generation management module 1215 that interworks with a corresponding functional unit (such as a first power generation management module) of the upper agent.
  • a corresponding functional unit such as a first power generation management module
  • To produce energy may correspond to a configuration unit for performing a function corresponding to the grid or sub-operating means such means for coupling to a device for supplying electric power toward suyongga or distribution system (see Fig. 6 and 7) at.
  • the real-time data is obtained from a subagent for a structure in which agents are separated for each role and scenario cases other than presets.
  • a structure that notifies the upper agent it is possible to divide the roles according to the field facilities requiring the operation function of the energy management system and to acquire the data corresponding to each role. Not only can you reduce configuration costs, but you can also improve the reliability of real-time data processing.
  • by detecting the emergency situation in real time when an emergency situation occurs it is possible to effectively deal with the emergency situation through the automatic event processing between agents according to the emergency control scenario.
  • online remote management and system scalability and convenience can be reduced to reduce the operation and maintenance costs of the entire system.
  • agent-based energy management systems and methods can improve the performance and reliability of the entire system by distributing the centralized operation algorithms by subagent and optimizing the operation algorithms.

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Description

[규칙 제26조에 의한 보정 14.10.2013]　에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법
본 발명은 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 중앙으로 집중된 운영 알고리즘을 하위 에이전트별로 분산시키고 운영 알고리즘을 최적화함으로써 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
마이크로 에너지 그리드(Micro Energy Grid: MEG)는 스마트 그리드, 분산 전원, 건물 에너지를 융합한 차세대 에너지 기술이다. MEG는 에너지 생산과 사용을 효율적으로 운용하여 에너지 제어 건물, 에너지 자급 자족 도시를 구현하기 위한 에너지 토탈 솔루션으로 그에 대한 다양한 연구 개발이 진행되고 있다.
현재 온실 가스 감축을 위해 우리나라는 물론 선진국들은 에너지 소비량이 큰 건물이나 플랜트에 대하여 고효율과, 제어 에너지화를 의무화하고 있다. 이러한 분위기에 따라 분산 전원의 건물 적용과 건물의 에너지 효율 향상을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다.
예컨대, 태양광 발전, 에너지 저장, 소형 가스터빈, 태양광 발전, 연료전지 발전, 풍력 발전 등의 분산 전원을 빌딩에 적용하기 위하여 마이크로 그리드 EMS(Energy Management System)을 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS)과 통합하거나, 건물의 전력 수요 절감을 위한 실시간 수요 관리 프로그램을 도입하거나, 지능형 건물 전력 제어 시스템을 적용하는 등 여러 가지 노력이 시도되고 있다.
종래의 에너지 관리 시스템의 일례가 한국등록특허 제1079929호(2011.10.28)에 개시되어 있다. 이 공보의 종래 기술에서는 각 전기 기기마다 구비되는 장치에서 전기 기기의 사용시간, 소모 전력량, 전기요금 등 각종 에너지 관련 정보를 표시하고 각 전기 기기의 동작을 제어함으로써 한정된 에너지를 더욱 효율적으로 이용할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 전술한 종래 기술은 중앙 서버에서 각 전기 기기마다 구비되는 하부 관리 장치를 제어하는 구조를 갖기 때문에 중앙 서버와 하부 관리 장치 간에 통신 두절 시 각 전기 기기의 운영에 악영향을 미치는 단점이 있다. 더욱이, 전술한 종래 기술은 특정 전기 기기에서 문제가 발생하는 경우 전기 기기의 문제 발생을 실시간을 인식하지 못하므로 전기 기기의 문제 발생에 대하여 효과적으로 대처하기 어렵다.
이와 같이, 대부분의 종래 기술은 중앙 집중적인 운영 알고리즘을 사용하기 때문에 비상 상태 발생 시 중앙 서버와 하위 장비 간의 통신 단절로 인하여 하위 장비의 운영이 불가능하고, 즉각적인 조치와 정상 가동을 위한 원격 유지 보수가 어려운 문제점이 있다. 또한, 계획되지 않은 상황 발생 시 실질적으로 실시간 대처가 불가능한 단점이 있다.
본 발명의 목적은 중앙으로 집중된 운영 알고리즘을 에이전트별로 분산시키고 운영 알고리즘을 최적화함으로써 시스템 전체의 성능과 신뢰도를 향상시킬 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비상 상황 등에서와 같이 긴급한 제어가 필요한 경우 하위 에이전트 단에서 현장의 관리대상 플랜트를 실시간 제어할 수 있고, 하위 에이전트 기반으로 관리대상 플랜트로부터의 데이터를 안정적이고 체계적으로 취득하고 처리할 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, EMS(Energy Management System) 서버 및 EMS 서버와 연결된 하위 에이전트를 구비하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템에서 마이크로 에너지 그리드 내의 적어도 어느 하나의 관리대상 플랜트를 실시간 감시하고 관리대상 플랜트에서의 에너지 생산 및 소비를 제어하기 위한 에이전트 기반 에너지 관리 방법에 있어서, EMS 서버 측에서 관리대상 플랜트에 대한 원격 감시, 발전 관리 및 계통 운용을 위해 거래 및 스케줄링 계획을 수립하는 단계; 및 EMS 서버의 일부 역할을 나누어 담당하도록 설치되는 복수의 하위 에이전트에서 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 따라 관리대상 플랜트의 실시간 제어 또는 비상 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 하위 에이전트는 관리 대상 플랜트로부터 자신의 담당 역할에 상응하는 데이터를 취득하여 처리한다.
일 실시 예에서, EMS 서버 및 하위 에이전트는 정상 모드와 비상 모드 사이 또는 정상 모드와 위반 모드 사이의 전환 단계, 비상 모드와 위반 모드 간의 전환 단계, 비상 모드 또는 실패 모드에서 실패 모드로의 진행 단계, 및 실패 모드에서 정상 모드로의 초기화 단계 중 적어도 어느 하나를 수행하며, 상기 정상 모드, 비상 모드, 위반 모드 및 실패 모드는 관리대상 플랜트의 상태에 따라 설정된다.
일 실시 예에서, 실시간 제어를 수행하는 단계는, 정상 모드 하에서 하위 에이전트가 EMS 서버의 실시간 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 실시간 제어 시나리오에 따라 관리대상 플랜트를 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 실시간 제어를 수행하는 단계는, 정상 모드 하에서 하위 에이전트가 실시간 제어 시나리오에 따라 운용비 최소화 모드를 실행하는 단계; 및 상기 운용비 최소화 모드 하에서 통합운용센터로부터 수요 반응 신호가 수신되면 EMS 서버와 연동하는 하위 에이전트가 실시간 제어 시나리오에 따라 부하 추종 제어 동작을 위한 수요 반응 모드를 실행하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 운용비 최소화 모드를 실행하는 단계는, 에너지 거래일 전에 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위한 분산전원 장치의 기준 출력과, 에너지저장 장치의 충방전량 및 수전량을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 수요 반응 모드를 실행하는 단계는, 관리대상 플랜트의 기준 출력 대비 변동된 전기 부하를 공급하기 위해 분산전원 장치의 출력을 재분배하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 수요 반응 모드를 실행하는 단계는, 하위 에이전트에서 상기 수요 반응 신호에 기초한 수요 반응 시간대에 관리대상 플랜트의 수전점의 정전력 제어를 위해 분산전원 장치의 출력을 재분배하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는, 비상 모드 하에서 하위 에이전트가 EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오를 토대로 하위 에이전트 단에서 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는, 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하는 단계; EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 특정 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계; 및 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는, 하위 에이전트에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 비상 상태 알람 신호를 EMS 서버로 전송하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, EMS 서버에서 비상 상태 알람 신호에 기초하여 거래 및 스케줄링 계획을 재수립하는 단계; 하위 에이전트에서 EMS 서버로부터의 상기 재수립 스케줄링 계획에 기초하여 관리대상 플랜트에 대한 비상 제어 시나리오를 업데이트하는 단계; 하위 에이전트에서 상기 업데이트된 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어하는 단계; 및 추가 비상 제어하는 단계에서 추가 비상 제어가 성공하면 비상 모드에서 정상 모드로 복귀하고, 상기 추가 비상 제어가 실패하면, 비상 모드에서 위반 모드 또는 실패 모드로 진행하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는, 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하는 단계; 비상 상태 발생 정보에 기초하여 관리대상 플랜트의 위반 상태를 인식하는 단계; 및 EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오에서 위반 상태에 가장 근접한 특정 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계; 및 선택한 특정 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 위반 상태를 인식하는 단계는 EMS 서버의 비상 제어 스케줄링에 기초한 하위 에이전트의 비상 제어 시나리오에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 비상 제어 시나리오를 선택하는 것을 실패하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는 상기 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계에서의 선택실패 시 위반 모드에서 실패 모드로 진행하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 비상 제어를 수행하는 단계는, 하위 에이전트에서 상기 위반 상태에 상응하는 위반 상태 데이터를 EMS 서버와 공유하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, EMS 서버에서 상기 위반 상태 데이터에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하는 단계; 신규 케이스 데이터베이스를 토대로 스케줄링 계획을 재수립하는 단계; 하위 에이전트에서 상기 재수립된 스케줄링 계획은 적용하여 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계; 및 재수립된 스케줄링 계획에 기초한 관리대상 플랜트의 비상 제어가 성공하면 위반 모드에서 정상 모드 또는 비상 모드로 복귀하고, 상기 재수립된 스케줄링 계획에 기초한 관리대상 플랜트의 비상 제어가 실패하면 실패 모드로 진행하는 단계를 더 포함한다.
일 실시 예에서, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, 실패 모드로 진행하는 단계 후에, 하위 에이전트에서 실패 케이스 정보를 관리하는 단계; 및 관리대상 플랜트의 오프라인 조치 요청 신호를 기설정 관리자 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, 하위 에이전트에서 자체 보호 초기화를 수행하는 단계를 더 포함한다. 또한, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, 하위 에이전트에서 실패 케이스 정보를 EMS 서버로 전송하는 단계; EMS 서버에서 실패 케이스 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하는 단계; 및 EMS 서버에서 기설정된 전체 시스템 오프라인 상황 조치를 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 에이전트 기반 에너지 관리 방법은, 실패 모드로 진행하는 단계 후에, 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태를 검출하는 단계; EMS 서버에서 하위 에이전트로부터 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태 정보를 수신하는 단계; EMS 서버에서 플랜트 초기화 가능 여부를 확인하는 단계; 및 하위 에이전트에서 EMS 서버의 플랜트 초기화 신호에 기초하여 관리대상 플랜트를 초기화하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 시스템은, 마이크로 에너지 그리드 내의 적어도 어느 하나의 관리대상 플랜트를 실시간 감시하고 관리대상 플랜트에서의 에너지 생산 및 소비를 제어하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템으로서, 관리대상 플랜트에 대한 원격 감시, 발전 관리 및 계통 운용을 위해 거래 및 스케줄링 계획을 수립하는 EMS(Energy Management System) 서버; 및 EMS 서버의 일부 역할을 나누어 담당하며 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 따라 관리대상 플랜트의 실시간 제어 또는 비상 제어를 수행하는 복수의 하위 에이전트를 포함하고, 여기서 하위 에이전트는 관리 대상 플랜트로부터 담당 역할에 상응하는 데이터를 취득하여 처리한다.
일 실시 예에서, EMS 서버 및 하위 에이전트는 정상 모드와 비상 모드 사이 또는 정상 모드와 위반 모드 사이의 전환, 비상 모드와 위반 모드 간의 전환, 비상 모드 또는 실패 모드에서 실패 모드로의 진행, 및 실패 모드에서 정상 모드로의 초기화 중 적어도 어느 하나를 수행하며, 여기서 정상 모드, 비상 모드, 위반 모드 및 실패 모드는 관리대상 플랜트의 상태에 따라 설정된다.
일 실시 예에서, EMS 서버는 정상 모드 하에서 통합운용센서(TOC: Total Operating Center)로부터 시장 정보와 부하 정보를 포함한 TOC 정보를 받고, TOC 정보에 기초하여 실시간 제어와 비상 제어에 대한 거래 및 스케줄링 계획을 수립하고, 수립한 거래 및 스케줄링 계획을 하위 에이전트로 전송한다. 그리고, 하위 에이전트는 정상 모드 하에서 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오 및 비상 제어 시나리오를 수립하고, 수립한 실시간 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어하며, 관리대상 플랜트로부터 데이터를 취득하고, 관리대상 플랜트로부터 취득한 에너지 생산 현황을 EMS 서버와 공유한다.
일 실시 예에서, EMS 서버는 정상 모드 하에서 통합운용센터로부터 수요 반응 신호를 수신하고, 수요 반응 신호에 응하여 거래 및 스케줄링 계획을 재수립 또는 수정하고, 수정된 거래 및 스케줄링 계획을 하위 에이전트로 전송한다. 그리고, 하위 에이전트는 정상 모드 하에서 EMS 서버로부터의 기수정된 거래 및 스케줄링 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오를 재수립하고, 재수립된 실시간 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하고, 비상 제어 시나리오 중에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 특정 비상 제어 시나리오를 선택하고, 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하고, 비상 상태 알람 신호를 EMS 서버로 전송한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트는 비상 모드 하에서 비상 제어 시나리오에 따라 기설정 부하 추종 제어 시나리오를 진행하고, 부하 추종 제어 시나리오에 따라 중요 부하의 변동에 맞추어 분산전원 장치의 출력을 조정한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트는 정상 모드 또는 비상 모드 하에서 관리대상 플랜트로부터 취득한 비상 상태 발생 정보가 위반 상태 정보임을 확인하고, 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오에서 위반 상태에 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 선택하고, 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트가 위반 상태 정보임을 확인하는 것은 비상 상태 발생 정보가 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오에서 대응하는 제어 시나리오가 없는 정보이거나 관리대상 플랜트의 기설정 기준 출력과 현재의 출력을 비교할 때 그 차이가 일정 값 이상인 경우를 포함한다.
일 실시 예에서, EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 위반 상태 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 생성하고, 신규 케이스 데이터베이스가 추가된 거래 및 스케줄링 계획을 재수립한다. 그리고, 하위 에이전트는 EMS 서버로부터의 재수립 거래 및 스케줄링 계획에 기초한 추가 비상 제어 시나리오를 적용하여 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트는 비상 모드 또는 위반 모드 하에서 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터 또는 비상 상태 발생 정보로부터 비상 제어 또는 추가 비상 제어의 실패를 인식하고, 오프라인 상황 조치를 위한 기설정 동작을 수행한다.
일 실시 예에서, EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 실패 케이스 정보에 기초하여 신규 데이터 베이스를 추가하고, 전체 시스템의 오프라인 상황 조치를 위한 기설정 동작을 수행한다.
일 실시 예에서, 하위 에이전트는 실패 모드 하에서 관리대상 플랜트에서 초기화 가능 상태 데이터를 검출한다. 그리고, EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 초기화 가능 상태 데이터에 기초하여 시스템 초기화 가능 여부를 확인하고, 시스템 초기화 신호를 하위 에이전트로 전송한다. 하위 에이전트는 시스템 초기화 신호에 응하여 관리대상 플랜트를 초기화한다.
본 발명에 의하면, 중앙으로 집중된 운영 알고리즘을 하위 에이전트별로 분산시키고 운영 알고리즘을 최적화함으로써 시스템 전체의 성능과 신뢰도를 향상시킬 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 비상 상황 등에서와 같이 긴급한 제어가 필요한 경우 하위 에이전트 단에서 현장의 관리대상 플랜트를 효과적으로 실시간 제어할 수 있고, 하위 에이전트 기반으로 관리대상 플랜트로부터의 데이터를 안정적이고 체계적으로 취득하고 처리할 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 시스템(이하, 간략히 에너지 관리 시스템이라 함)의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 에너지 관리 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 개략적인 상태천이도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 방법(이하, 간략히 에너지 관리 방법이라 함)을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 5는 도 4의 에너지 관리 방법에 채용 가능한 하위 에이전트의 데이터 취득 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 에너지 관리 시스템이 채용되어 있는 소비자 참여형 배전계통의 일 실시 예에 대한 개략적인 구성도이다.
도 7는 도 6의 에너지 관리 시스템에 채용 가능한 상위 에이전트에 대한 개략적인 블록도이다.
도 8은 도 6의 에너지 관리 시스템에 채용 가능한 하위 에이전트에 대한 개략적인 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 시스템(이하, 간략히 에너지 관리 시스템이라 함)의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(10)은 EMS(Energy Management System) 서버(110) 및 하위 에이전트 그룹(120)을 구비하며, 마이크로 에너지 그리드 내의 적어도 하나의 관리대상 플랜트를 실시간 감시하고 관리대상 플랜트에서의 에너지 생산 및 소비를 제어한다. 여기서, 관리대상 플랜트는 전력, 열, 가스 등의 에너지를 생산하는 생산원, 에너지를 소비하는 소비자 또는 수용가, 또는 이들의 조합 중 어느 하나일 수 있다. 생산원은 분산전원 장치, 에너지 저장 장치 등을 포함한다.
EMS 서버(110)는 마이크로 에너지 그리드 또는 마이크로 그리드(Micro Grid)에서 적어도 하나의 특정 관리대상 플랜트를 관리하는 에너지 관리 시스템(EMS)에서 그 역할의 일부를 나누어 담당한다. 본 실시 예에서 EMS 서버(110)는 그 기능 일부를 하위 에이전트에 분담하고 관리대상 플랜트의 에너지 생산과 사용을 위한 거래 및 스케줄링 기능을 담당하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응한다. EMS 서버(110)는 하위 에이전트에 대응하는 개념에서 상위 에이전트로 지칭될 수 있고, 네트워크를 통해 외부의 통합운용센터(TOC: Total Operating Center)와 연결된다. 통합운용센터는 예컨대 마이크로 에너지 그리드(Micro Energy Grid)를 관리하는 적어도 하나의 관제 센터일 수 있다. EMS 서버(110)는 별도의 시스템 관리자 또는 시스템 관리자에 대응하는 기설정 관리자 장치에 연결될 수 있는데, 이 경우 시스템 관리자는 다양한 건물이나 빌딩에서 비상 상태 등의 상황 발생 시 이에 대한 처리 및/또는 보수를 담당하는 사람이나 이 사람이 운용하는 시스템일 수 있다.
하위 에이전트 그룹(120)은 마이크로 에너지 그리드 또는 마이크로 그리드(Micro Grid)에서 적어도 하나의 특정 관리대상 플랜트를 관리하는 에너지 관리 시스템(EMS)에서 그 역할의 일부를 나누어 담당한다. 본 실시 예에서 하위 에이전트 그룹(120)은 제1 하위 에이전트(121) 및 제2 하위 에이전트(122)를 구비한다. 제1 하위 에이전트(121)는 실시간 제어 기능을 담당하는 실시간 제어 모듈일 수 있고, 제2 하위 에이전트(122)는 비상 제어 기능을 담당하는 비상 제어 모듈일 수 있다. 이러한 하위 에이전트는 관리대상 플랜트의 수요자원 장치(부하 장치 등)이나 분산전원 장치가 있는 현장의 마이크로 그리드 게이트웨이(MG Gateway)의 MEG EMS에 설치될 수 있다. 하위 에이전트 그룹(120)은 EMS 서버와 연동하며, EMS 서버(110)의 경우와 유사하게 네트워크를 통해 시스템 관리자와 연결될 수 있다.
네트워크는 음성 통화를 위한 이동통신망, 영상 통화를 위한 이동통신망, IP(Internet Protocol) 또는 LTE(Long Term Evolution) 기반의 데이터 통신망, 또는 인터넷 등과 같이 통화 또는 통신 기능을 수행할 수 있는 모든 네트워크를 포함한다. 이러한 네트워크는 이동통신망이나 데이터망이나 위성망을 포함할 수 있고, 이동통신망은 예컨대 그 전송거리에 따라 BAN(Body Area Network), PAN(Personal Area Network), LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 등으로 분류될 수 있다.
본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템의 작동과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
*우선, 에너지 공급 또는 수요 현장의 각종 데이터 취득 포인트로부터 얻은 정보에 기초하여 통합운영센터(TOC: Total Operating Center)에서는 현장을 분석하고, 분석한 자료를 시나리오 상황(Case)별 데이터베이스화한다. 여기서, 데이터베이스는 예컨대 XML(eXtensible Markup Language) 표준 형태로 관리될 수 있고, 에너지 관리 시스템 간 연결 관계 정보 및 각 에너지 관리 시스템이 관리하는 스위치 정보를 포함할 수 있다.
통합운영센터에서 기능별 또는 지역별 에너지 관리 시스템에 시장 상황 정보를 포함한 전체 에너지 관리 정보(이하, 간단히 TOC 정보라고 함)를 전송하면, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템의 상위 에이전트는 다른 에너지 관리 시스템들과의 지역별 또는 기능별 역할 분담을 위한 에너지 그리드 운영 계획(에너지 생산량 정보 등)을 수립하고 수립한 정보를 통합운용센터로 전송하거나, 하위 에이전트와의 역할 분담을 위한 에너지 그리드 운용 계획을 수립하고, 수립된 계획을 하위 에이전트에 배포한다.
다음으로, 하위 에이전트는 상위 에이전트에서 수립된 실시간 제어 계획과 비상 제어 계획에 기초하여 시나리오 계획 스키마 파일을 포함하는 제어 시나리오를 수립하고, 시나리오 상황 발생 시 시나리오 계획 스키마 파일에 기초하여 관리대상 플랜트를 제어한다.
본 실시 예에서, 관리대상 플랜트는 제1 하위 에이전트(121) 및 제2 하위 에이전트(122)에 따라 그룹핑될 수 있다. 예컨대, 관리대상 플랜트는 제1 하위 에이전트(121)에 의해 제어되는 부하 장치 또는 수요자원 장치와 제2 하위 에이전트(122)에 의해 제어되는 분산전원 장치로 분류될 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 마이크로 그리드 또는 마이크로 에너지 그리드 내 적어도 하나의 특정 관리대상 플랜트를 관리하는 에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)에서, 역할 담당별로 상위 에이전트와 하위 에이전트를 설치하고, 이들 간의 연동을 통해 운용 알고리즘을 최적화할 수 있다. 특히, 상위 에이전트의 특정 기능을 하위 에이전트에 이양하고 하위 에이전트들 간에 연동하도록 함으로써, 관리대상 플랜트에서의 문제 발생 시 즉각적인 조치와 정상 가동을 위한 원격 유지보수를 신속하게 수행할 수 있고, 상위 에이전트와 하위 에이전트 간의 통신 두절 시 하위 에이전트 단에서 즉각적인 조치를 수행할 수 있으며, 그에 의해 시스템의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 에너지 관리 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 개략적인 상태천이도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템은 미리 정해진 동작 모드를 가지며, 제어 시나리오에 따라 동작 모드의 상태 천이를 수행한다. 에너지 관리 시스템은 기본적으로 네 개의 동작 모드를 구비하며, 네 개의 동작 모드는 정상 모드(Normal Mode, 11), 비상 모드(Emergency Mode, 22), 위반 모드(Violation Mode, 23) 및 실패 모드(Failure Mode, 24)이다. 정상 모드, 비상 모드, 위반 모드 및 실패 모드는 관리대상 플랜트의 상태에 따라 설정된다.
에너지 관리 시스템은 정상 모드와 비상 모드 사이 또는 정상 모드와 위반 모드 사이의 전환, 비상 모드와 위반 모드 간의 전환, 비상 모드 또는 실패 모드에서 실패 모드로의 진행, 및 실패 모드에서 정상 모드로의 초기화 중 어느 하나의 모드 전환을 수행하며, 관리대상 플랜트의 에너지 생산 및 소비를 관리한다.
정상 모드(11)는 정상 상태 또는 평소 스케줄링에 기초한 실시간 제어 시나리오(제1 시나리오)를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어하기 위한 모드이다. 정상 모드(11) 하에서, 하위 에이전트는 상위 에이전트로부터의 에너지 공급 및/또는 수요 계획에 기초하여 제1 시나리오를 수립하고, 제1 시나리오에 따라 해당 관리대상 플랜트를 실시간 제어하고, 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터를 상위 에이전트와 공유한다.
에너지 관리 시스템은 정상 모드(11) 하에서 시스템 자체의 에너지 효율을 극대화하거나 그리드 전체의 에너지 효율을 극대화하기 위하여 운용비 최소화 모드(Cost Minimize Mode)로 작동할 수 있다. 운용비 최소화 모드에서는 거래일 전에 구동되어 앞으로 거래되는 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위한 에너지 생산원의 기준 출력, 에너지 저장 장치의 충방전량 및 수전량을 결정할 수 있다. 여기서, 거래일 전은 에너지 거래일의 1일 전이거나 에너지 거래일 전의 미리 설정된 시간일 수 있다.
또한, 에너지 관리 시스템은 정상 모드(11) 하에서 통합운용센터로부터 수요 반응 신호를 수신할 수 있고, 그 경우, 정상 모드(11) 하에서 수요 반응 모드(Demand Response Mode)를 수행할 수 있다. 전력시장의 수요 반응(Demand Response)이란 소비자에게 시간대별 한계비용에 근접한 전기요금 신호를 제공함으로써 소비자의 전력사용 패턴의 변화를 유도하기 위해 고안된 시간대별 요금제도(tariff) 또는 전력시장의 가격안정성이나 전력계통의 신뢰도에 문제가 예상되는 경우 소비자의 전력사용 감소를 유도하기 위하여 고안된 인센티브 기반제도(incentive program)로 정의할 수 있다.
에너지 관리 시스템은 수요 반응 모드에서 관리대상 플랜트의 수요 감축을 이행하면서 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위해 에너지 생산원의 기준 출력, 에너지 저장 장치의 충방전량을 결정하고, 총 수요 감축량을 각 수용가 별로 분배할 수 있다.
또한, 에너지 관리 시스템은 수요 반응 모드(15) 하에서 부하 추종 제어(Load Following Control) 기술을 활용하여 자체 에너지 생산원에서 생산된 에너지를 전력 피크 등의 에너지 주요 소비 시간대에 수용가에 공급함으로써 에너지 효율을 증대시켜 경제성을 확대할 수 있다. 부하 추종 제어 기술은 전력, 열 등의 에너지 수급의 변화에 대응하여 각 시점의 부하에 따라 즉시 전력을 생산하는 제어 방식을 지칭한다.
전술한 정상 모드(11) 하에서, 에너지 관리 시스템은 하위 에이전트를 통해 관리대상 플랜트로부터 취득되는 데이터 또는 비상 상태 발생 정보에 기초하여 정상 상태, 비상 상태 및 위반 상태 중 어느 하나를 인식하고, 비상 상태 또는 인식 상태 인식 시 정상 모드에서 해당 모드로 진행할 수 있다.
비상 모드(12)는 정상 제어 스케줄링 계획에 포함되지 않거나 비상 제어 스케줄링 계획에 포함되는 케이스 상황에 상응하는 비상 상태 발생 시 비상 제어 스케줄링에 따른 비상 제어 시나리오(제2 시나리오)를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하기 위한 모드이다. 비상 모드(12) 하에서, 하위 에이전트는 제2 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하고, 비상 제어의 성공 시 정상 모드로 복귀하고, 비상 제어의 실패 시 위반 모드(13)나 실패 모드(14)로 진행한다.
위반 모드(13)는 정상 제어 스케줄링(실시간 제어 스케줄링 등) 및 비상 제어 스케줄링에 포함되지 않는 케이스 상황에 상응하는 비상 상태 발생 시 정상 제어 스케줄링이나 비상 제어 스케줄링에 기초한 제어 시나리오 중에서 해당 위반 상태에 가장 근접한 특정 제어 시나리오를 선택하고 선택한 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하기 위한 모드이다. 위반 모드(13) 하에서, 에너지 관리 시스템은 위반 상태에 대하여 재수립된 스케줄링과 이에 기초한 추가 비상 제어 시나리오(제3 시나리오)를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어할 수 있다. 위반 모드(13) 하에서, 비상 제어 또는 추가 비상 제어가 성공하면 에너지 관리 시스템은 위반 모드(13)에서 정상 모드(11)로 복귀하거나 비상 모드(12)로 진행하고, 비상 제어 또는 추가 비상 제어가 실패하면 에너지 관리 시스템은 위반 모드(13)에서 실패 모드(14)로 진행한다.
실패 모드(14)는 비상 모드(12) 하에서 관리대상 플랜트에 대한 비상 제어 실패 시에, 또는 위반 모드(13) 하에서 관리대상 플랜트에 대한 비상 제어 또는 추가 비상 제어의 실패 시에, 비상 모드(12) 또는 위반 모드(13)에서 천이하는 모드이다. 실패 모드(23) 하에서, 에너지 관리 시스템은 실패 상황에 대한 정보를 관리하고, 실패 상황에 대한 스케줄링과 제어 시나리오를 재수립하고, 오프라인 시스템 관리자에게 알람을 통지하거나 전체 시스템을 초기화할 수 있다.
다음은 도 1의 에너지 관리 시스템에 채용 가능한 에이전트 기반 에너지 관리 방법의 각 동작 모드를 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
운용비 최소화 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 운용비 최소화 모드(Cost Minimize Mode)는 정상 모드(11) 하에서 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위한 모드로서, 예컨대 이 모드 하에서 에너지 관리 시스템은 거래일 전에 구동되어 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위한 생산원(분산전원 장치 등)의 기준 출력과, 에너지 저장 장치의 충방전량 및 수전량을 결정하도록 동작할 수 있다. 이를 위해 EMS 서버 또는 상위 에이전트(110)와 하위 에이전트 그룹(이하, 간단히 하위 에이전트라고 한다, 120)은 다음과 같이 연동할 수 있다.
우선, 상위 에이전트(110)는 통합운용센터(TOC)로부터 TOC 정보를 수신한다. 상위 에이전트(110)는 TOC 정보에 기초하여 관리대상 플랜트의 전기와 열 에너지 관리를 위한 스케줄링, 비상 계획 등을 위한 계획(운용 계획 등)을 수립하고, 수립한 운용 계획을 하위 에이전트(120)로 전송한다. 그리고, 상위 에이전트(110)는 통합운용센터(TOC)로 생산량 정보를 전송한다.
다음, 하위 에이전트(120)는 담당 역할별로 상위 에이전트로부터의 운용 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오를 수립하고, 관리대상 플랜트를 실시간 제어한다. 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 데이터 취득한다. 이때, 하위 에이전트(120)는 담당 역할에 상응하는 데이터를 각각 취득하고 처리한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 취득한 생산 현황을 상위 에이전트(110)와 공유한다.
수요 반응 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 수요 반응 모드(Demand Response Mode, 15)는 정상 모드(11) 하에서 또는 정상 운전 시 구동되며, 상위 에이전트의 스케줄링 모듈(미도시)에서 도출된 생산원의 기준 출력 대비 수요 반응에 따라 변동된 전기 부하를 공급하기 위해 생산원의 출력을 재분배하거나, 수요 반응 신호에 기초한 수요 반응 시간대에 관리대상 플랜트의 수전점의 정전력 제어가 가능하도록 생산원의 출력을 재분배하기 위한 모드이다. 이를 위해 상위 에이전트(110)와 하위 에이전트(120)는 다음과 같이 연동할 수 있다.
우선, 상위 에이전트(110)는 통합운용센터(TOC)로부터 수요 반응 신호를 수신한다. 상위 에이전트(110)는 수요 반응 신호에 응하여 기설정 운영 계획을 수정한 수정 계획을 수립하고, 수립한 수정 계획을 하위 에이전트(120)로 전송한다. 그리고, 상위 에이전트(110)는 수요 반응 가능 여부 질의 신호 및 생산량 정보를 통합운용센터로 전송한다.
다음, 하위 에이전트(120)는 상위 에이전트(110)로부터의 수정 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오와 비상 제어 시나리오를 수립하고, 수립된 실시간 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 데이터를 취득하고, 관리대상 플랜트로부터 취득한 생산 현황을 상위 에이전트(110)와 공유한다.
본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(10)은 상위 에이전트(110)와 하위 에이전트(120)의 역할 분담에 의해 운용비 최소화 모드에서 수요 반응 모드로 변동할 때 별도의 절체 과정 없이 진행할 수 있고, 그에 의해 시스템의 운영 알고리즘을 최적화할 수 있다.
비상 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 비상 모드(Emergencey Mode, 12)는 관리대상 플랜트에서의 비상 상태 발생 시 이에 대처하기 위한 모드로서, 상위 에이전트(110)는 스케줄링 계획을 토대로 각종 비상 상태에 따른 그리드 및 생산원의 운용 시나리오를 작성하여 하위 에이전트(120)에 배포할 수 있고, 하위 에이전트(120)는 수용가(수요자원 장치 등)의 중요 부하에 에너지를 공급하기 위해 생산원, 에너지 저장장치 및 예비전원의 출력량을 분배하고, 부하 차단(Load Shedding) 신호를 건물 에너지 관리 시스템(BEMS: Building Energy Management System) 등 외부 시스템에 송출할 수 있다.
예를 들면, 전술한 운용비 최소화 모드, 수요 반응 모드 등의 정상 모드 하에서, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득한다. 하위 에이전트(120)는 상위 에이전트(110)로부터의 비상제어 계획에 기초하여 기설정한 비상 제어 시나리오 중에서 비상 상태 발생 정보에 대응하는 특정 비상 제어 시나리오를 선택하고, 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 비상 상태 알람 신호를 상위 에이전트(110)로 전송할 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 비상 모드에 준하는 관리대상 플랜트의 비상 상태는 관리대상 플랜트의 원격 감시, 발전 관리 및 계통 운용에 대하여 기설정된 제1 시나리오 케이스 사항과는 다른 것으로 분류된 제2 시나리오 케이스 사항에 해당하는 상태가 관리대상 플랜트로부터 감지된 경우에 해당한다. 여기서, 제2 시나리오 케이스 사항은 제1 시나리오 케이스 사항 외의 모든 사항을 포함하는 것이 될 수 있으며, 관리대상 플랜트의 상태가 기설정 비상 상태 케이스 사항에 해당하거나 기설정 비상 상태 케이스 사항에는 해당하지 않지만 그에 근접한 기설정 비상 상태 케이스 사항에 해당하는 경우를 포함한다. 여기서, 용어 '근접'은 제어 공학에 있어서 기설정 유사도 범위 내에 포함되거나 추정된 유사도에 가장 가까운 값을 갖는 것을 지칭할 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 비상 상태 발생 시 하위 에이전트(120)은 비상 상태 발생 정보에 상응하는 기설정 비상 제어 시나리오를 토대로 하위 에이전트 단에서 관리대상 플랜트에 대한 비상 제어를 수행할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(10)에서는, 상위 에이전트(110)와 하위 에이전트(120) 간의 통신 두절 등의 원하지 않는 상황 하에서 관리대상 플랜트에 문제가 발생하는 경우에도 하위 에이전트 단에서 즉각적이고 신속하게 문제 상황을 조치할 수 있다.
또한, 에너지 관리 시스템(10)은 비상 모드(12) 하에서 부하 추종 모드(Load Following Mode)를 통해 중요 부하에 공급되는 에너지를 차단하지 않고 중요 부하의 변동에 맞춰 생산원의 출력량을 조정하거나 분배할 수 있다.
정상 위반 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 정상 위반 모드(Normal Violation Mode, 13)는 정상 모드에서 위반 모드로 진행된 위반 모드의 일종이다. 이 위반 모드 하에서 상위 에이전트(110)는 스케줄링 모듈(미도시)에서 도출된 생산원의 기준 출력 대비 현재 출력 데이터가 오차율 범위를 넘어설 경우 새로운 스케줄링을 수립하고, 하위 에이전트(120)는 재수립된 비상 제어 스케줄링에 기초한 비상 제어 시나리오에 따라 관리대상 플랜트를 제어할 수 있다. 정상 모드에서 정상 위반 모드로의 진행과 정상 위반 모드에서의 동작 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 하위 에이전트(120)에서 관리대상 플랜트로부터 데이터를 취득하고, 취득한 데이터로부터 관리대상 플랜트의 위반 상태를 확인한다. 위반 상태의 확인은 스케줄링 상의 기설정 기준 출력과 현재의 출력을 비교함으로써 수행될 수 있다. 위반 상태가 확인되면, 하위 에이전트(120)는 기설정 실시간 제어 시나리오 중 위반 상태에 가장 근접한 제어 시나리오를 선택하고 선택한 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 상위 에이전트(110)로 위반 상태 데이터 및 알람 신호를 전송한다. 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 비상 제어 결과 피드백을 취득한다.
다음, 상위 에이전트(110)는 위반 상태 데이터에 기초하여 통합운용센터에 TOC 정보를 요청하고, 통합운용센터로부터 TOC 정보를 수신한다. 상위 에이전트(110)는 TOC 정보에 기초하여 스케줄링 및 비상 제어 계획을 재수립하고, 재수립 계획을 하위 에이전트(120)로 전송한다. 그리고, 상위 에이전트(110)는 통합운용센터로 수요 반응 가능 여부 및 생산량 정보를 전송한다.
다음, 하위 에이전트(120)는 비상 제어 결과 피드백과 상위 에이전트(110)로부터의 재수립 계획에 기초하여 비상 제어 시나리오를 재수립하고, 재수립된 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어한다.
그리고, 에너지 관리 시스템(10)은 추가 비상 제어 후에 관리대상 플랜트로부터 데이터를 획득하고, 획득한 데이터에 기초하여 추가 비상 제어가 성공 또는 일부 성공한 것으로 확인되면 위반 모드에서 정상 모드로 복귀하거나 위반 모드에서 비상 모드로 진행하고, 추가 비상 제어가 실패한 것으로 확인되면 위반 모드에서 실패 모드로 진행한다.
비상 위반 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 비상 위반 모드(Emergency Violation Mode, 13)는 비상 모드에서 위반 모드로 진행한 위반 모드의 일종이다. 이 위반 모드 하에서, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 획득한 비상 상태 발생 정보에 상응하는 특정 비상 제어 시나리오가 기설정 비상 제어 시나리오에 없는 위반 상태임을 확인한 경우로서, 기설정 비상 제어 시나리오에서 비상 상태 발생 정보에 가장 근접 특정 시나리오를 선택하고 선택한 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어한다. 비상 위반 모드에서의 하위 에이전트와 상위 에이전트의 동작 과정의 일 실시 예는 다음과 같다.
우선, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 획득하고, 비상 상태 발생 정보에 대응하는 비상 제어 시나리오의 선택 실패에 따라 위반 상태를 확인한 후, 비상 상태 발생 정보에 가장 근접한 시나리오를 선택하고 선택한 근접 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어한다. 근접 시나리오의 선택 실패 시 하위 에이전트 또는 에너지 관리 시스템은 초기화 모드로 진행할 수 있다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 상위 에이전트(110)로 위반 상태 데이터 및 알람 신호를 전송하고, 관리대상 플랜트로부터 제어 결과 피드백을 취득한다.
다음, 상위 에이전트(110)는 위반 상태 데이터에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하고, 스케줄링 및 비상 제어에 대한 계획을 재수립한 후, 재수립 계획은 하위 에이전트(120)로 전송한다.
다음, 하위 에이전트(120)는 재수립 계획에 기초하여 추가 시나리오를 수립하고 이를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어한다. 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 데이터를 획득한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 추가 비상 제어에 의해 관리대상 플랜트의 상태가 기설정 제어 시나리오에 대응하도록 제어되었으면 추가 비상 제어가 성공한 것으로 판단하고 현재의 위반 모드를 대응 시나리오에 해당하는 정상 모드 또는 비상 모드로 복귀한다. 한편, 하위 에이전트(120)는 추가 비상 제어에도 불구하고 관리대상 플랜트의 상태가 여전히 기설정 제어 시나리오에 대응하는 것을 갖지 못하면, 추가 비상 제어가 실패한 것으로 판단하고 위반 모드에서 실패 모드로 진행한다.
실패 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 실패 모드(Failure Mode, 14)는 비상 모드나 위반 모드에서의 제어 실패 시 진행하는 모드이다. 본 실시 예의 에너지 관리 시스템은, 정상 모드에서 비상 모드로 진행한 후 실패 모드로 진입하거나, 정상 모드에서 위반 모드로 진행한 후 실패 모드로 진입하거나, 또는 정상 모드에서 비상 모드를 거쳐 위반 모드로 진행한 후 실패 모드로 진입하도록 동작할 수 있다. 실패 모드에서, 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터 또는 비상 상태 발생 정보에 기초하여 실패 상태를 인식하고, 실패 상태에 대한 대처를 위해 기설정 비상 제어 시나리오에 따라 오프라인 상황 조치를 수행한다. 오프라인 상황 조치는 시스템을 전체적으로 초기화(Shut Down 등)하는 것을 포함한다. 실패 모드에서의 에너지 관리 시스템의 작동 과정의 일 실시 예는 다음과 같다.
우선, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트로부터 데이터를 취득하고, 취득한 데이터에 기초하여 위반 상태를 확인한다. 이러한 위반 상태가 기설정 횟수나 범위(기준 값 등)에 도달하면, 하위 에이전트(120)는 비상 제어 또는 추가 비상 제어의 실패를 인식하고, 실패 모드에 대한 기설정 시나리오(오프라인 상황 조치 등)를 수행한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 시나리오 적용 실패 케이스 정보를 관리하고, 위반 케이스 정보를 상위 에이전트로 전송한다. 하위 에이전트(120)는 전술한 동작 후에 자체 보호를 위한 초기화를 수행하도록 구현될 수 있다.
다음, 상위 에이전트(110)는 위반 케이스 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하고, 전체 시스템에 대한 오프라인 상황 조치를 수행한다. 오프라인 상황 조치는 시스템 관리자나 시스템 관리자에 대응하는 기설정 관리자 장치에 관리대상 플랜트의 비상 상태 발생 정보 및/또는 알람 신호를 전송하는 것을 포함한다. 그리고, 하위 에이전트(120)는 상위 에이전트(110)로부터의 재수립 계획에 기초하여 추가 제어 시나리오를 수립하고, 이를 적용하여 관리대상 플랜트를 다시 제어한다.
초기화 모드
도 1 및 도 2를 참조하면, 초기화 모드(Initial Mode)는 실패 모드 하에서 관리대상 플랜트가 초기화 가능 상태가 아닐 때 시스템을 전체적으로 초기화하기 위한 모드이다. 물론, 실패 모드 하에서 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터에서 초기화 가능 상태가 인식되면 에너지 관리 시스템은 기인식된 초기화 가능 상태에 기초하여 시스템을 제어할 수 있다. 초기화 모드의 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 하위 에이전트(120)는 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태를 검출하고, 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태 정보를 상위 에이전트로 전송한다.
다음, 상위 에이전트(110)는 기설정 스케줄링이나 비상 제어 계획에 기초하여 시스템 초기화 가능 여부를 확인하고, 하위 에이전트(120)로 초기화 신호를 전송한다. 하위 에이전트(120)는 초기화 신호에 응하여 관리대상 플랜트를 초기화한다.
본 실시 예에 있어서, 기본적인 실패 모드는 하위 에이전트가 주도적으로 동작하지만, 초기화 모드는 상위 에이전트가 전체 시스템 동작 가능 여부를 파악하여 주도적으로 동작하도록 구현함으로써, 위반 모드나 실패 모드 하에서 비상 상황에 대한 즉각적인 대처를 할 수 있고, 이에 의해 에너지 관리 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 문제 발생 시 정상 가동을 위한 원격 유지 보수 시스템의 구축을 용이하게 할 수 있다.
전술한 실시 예에 의하면, 상위 에이전트(110)와 하위 에이전트 그룹(120) 간의 통신 두절 시, 하위 에이전트(120)는 서로 간의 통신을 통해 미리 설정된 실시간 제어 및/또는 비상 제어 시나리오에 기초하여 관리대상 플랜트를 제어함으로써 하위 에이전트들에 소속된 관리대상 플랜트의 운영에 원하지 않는 악영향이 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기능별 또는 모듈별로 에이전트의 역할을 분담하도록 에너지 관리 시스템(10)을 구현함으로써, 관리대상 플랜트로부터 에너지 생산 데이터, 에너지 요구 데이터, 에너지 소비 데이터 등의 데이터를 적정량 취득할 수 있을 뿐만 아니라 관리대상 플랜트로부터의 데이터를 안정적이고 체계적으로 취득하여 처리할 수 있다.
아울러, 본 실시 예의 에너지 관리 시스템(10)에서는 비상 상태, 위반 상태 또는 실패 상태 발생 시 이중적인 에이전트 계통 운영을 통해 이에 대한 정보를 공유하고 실시간 제어 시나리오 재수립을 통해 효과적으로 문제 상황에 대처할 수 있다. 즉, 본 실시 예의 에이전트 상위 및 하위 연계 구조를 이용하면, 상위 및 하위 에이전트에 공유되는 실시간 시나리오 관리를 통해 비상 상황에 대한 즉각적인 조치와 정상 가동을 위한 원격 유지 보수 시스템 구축을 용이하게 하고, 이에 의해 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예의 에너지 관리 시스템(10)은 표준 기반의 미들웨어(Middleware) 형태로 마이크로 에너지 그리드(MEG)에 적용될 수 있다. 여기서, 미들웨어에는 CIM(Common Information Model) 표준(IEC 61970/61968 등)이 적용될 수 있다. 그 경우, MEG에 있어서 시스템 통합(SI: System Integration)에 대한 편의성을 향상시킬 수 있고, 에너지 생산원의 제어를 이용하게 하며, 그리드 운영 및 에너지 거래에 대한 서비스 신뢰도를 확보하거나 증대시킬 수 있다. 또한, 에이전트의 역할 분담으로 시스템 확장성과 편리성을 확보하고, 이에 의해 시스템 운영 및 유지보수를 용이하게 함으로써 비용을 절감할 수 있다. 아울러, 기존의 에너지 관리 시스템의 중앙 집중 운영에 의한 구조적인 문제점 및 비상 상황에 대한 실시간 시나리오 관리 부재로 인해 시스템의 신뢰성이 낮은 문제점을 개선할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에이전트 기반 에너지 관리 방법(이하, 간략히 에너지 관리 방법이라 함)을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 3을 참조하면, 상위 에이전트는 미리 설정된 전체 에너지 관리 정보에 기초하여 관리대상 플랜트에 대한 실시간 제어 및 비상 제어 계획(스케줄링)을 수립한다(S31). 전체 에너지 관리 정보는 통합운용센터로부터 수신한 시장 정보 및 부하 정보를 포함할 수 있다.
실시간 제어 및 비상 제어 계획은 상위 에이전트에서 하위 에이전트로 배포되는데, 그때 상위 에이전트는 하위 에이전트의 담당 역할에 필요한 스케줄링만을 해당 하위 에이전트에 전송할 수 있다. 예컨대, 상위 에이전트는 비상 제어 스케줄링을 토대로 비상 상태에 따른 그리드 및 생산원의 운영 시나리오를 작성하여 제2 하위 에이전트에 배포할 수 있다. 그 경우, 비상 상태 발생 시 제2 하위 에이전트는 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오를 토대로 수용가 또는 관리대상 플랜트를 비상 제어할 수 있다.
다음, 하위 에이전트는 상위 에이전트로부터의 스케줄링에 기초하여 실시간 제어 시나리오 및 비상 제어 시나리오를 수립한다(S32). 하위 에이전트는 기수립한 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 제어한다.
다음, 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터의 데이터에 기초하여 관리대상 플랜트의 상태를 인식한다(S33). 관리대상 플랜트는 정상 상태, 비상 상태, 위반 상태 또는 실패 상태를 가진다. 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터는 상위 에이전트와 공유될 수 있다.
다음, 하위 에이전트는 관리대상 플랜트의 정상 상태, 비상 상태, 위반 상태 및 실패 상태 중 어느 하나의 상태에 따라 동작 모드를 전환하고 해당 동작 모드에 대한 기설정 제어 시나리오를 수행한다(S34). 기설정 제어 시나리오는 실시간 제어, 비상 제어 또는 오프라인 상황 조치 등을 포함한다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 방법을 채용하는 에너지 관리 시스템은 우선 각종 센서를 통해 관리대상 플랜트에서 발생하는 이벤트를 감지한다(S41). 그리고, 감지된 이벤트가 어떤 케이스의 상황인가를 판별한다(S42). 본 판별 단계에서는 기감지된 이벤트가 기설정 제어 시나리오에 포함된 케이스의 이벤트 발생 상황인지 혹은 기설정 제어 시나리오의 포함되지 않은 케이스의 이벤트(계획되지 않은 이벤트 등) 발생 상황인지를 판별한다.
상기 단계(S42)에서의 판단 결과, 기감지된 이벤트가 미리 설정된 제어 시나리오에 포함되는 것으로 판단되면, 해당 이벤트에 상응하는 케이스 상황에 맞추어 일련의(Sequence) 제어 동작을 수행한다(S43). 예컨대, 특정 지역에 설치된 제1 하위 에이전트와 제4 하위 에이전트의 연계 동작에 의해 이벤트를 제어하도록 수행될 수 있다(도 6 및 도 8 참조). 일련의 제어 동작을 수행한 후, 하위 에이전트는 상위 에이전트에 해당 이벤트 처리에 대하여 이벤트 처리 정보를 통보할 수 있다(S44).
한편, 상기 단계(S42)에서, 기감지된 이벤트가 미리 설정된 시나리오 계획에 포함되지 않은 것으로 판단되면, 하위 에이전트는 기감지된 이벤트에 대한 근접 시나리오가 존재하는가를 판단한다(S45). 근접 시나리오는 기설정 제어 시나리오 중에서 기감지된 이벤트(비상 상태 발생 정보 등)에 가장 근접한 특정 제어 시나리오를 지칭하며, 이러한 근접 시나리오의 선택은 이벤트 내의 감지 값에 가장 가까운 값을 가지거나 가장 많은 감지 값을 가지는 시나리오를 선택하는 것에 대응할 수 있다.
상기 단계(S45)에서의 판단 결과, 기감지된 이벤트에 대한 근접 시나리오가 있으면, 하위 에이전트는 근접 시나리오를 선택한 후 선택한 근접 시나리오에 기초하여 일련의 제어 동작을 수행한다(S46).
다음, 상기 단계(S45)에서 기감지된 이벤트에 대한 근접 시나리오가 없다고 판단한 후 또는 근접 시나리오에 기초하여 일련의 제어 동작을 수행한 후, 하위 에이전트는 이벤트 정보 또는 이벤트 정보와 해당 이벤트의 처리 정보를 상위 에이전트에 통보한다(S47). 여기서, 이벤트 정보는 위반 케이스 정보 또는 위반 케이스의 처리 실패에 대한 실패 케이스 정보를 포함할 수 있다.
다음, 하위 에이전트는 제어 실패인지를 판단한다(S48). 제어 실패는 근접 시나리오를 토대로 시퀀스 제어 동작을 수행하였지만 원하는 대로 제어되지 않은 경우이거나 근접 시나리오가 없어서 제어 불가능한 상태인 경우를 포함한다. 상기 단계(S48)에서의 판단 결과, 제어 실패이면, 하위 에이전트는 기설정 제어 시나리오에 따라 오프라인 상황 조치를 수행한다(S49).
한편, 상기 단계(S48)에서의 판단 결과, 제어 실패가 아니면, 상위 에이전트는 해당 위반 케이스 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하고 비상 제어 등에 대한 계획을 재수립한다(S50). 재수립된 비상 제어 계획은 하위 에이전트로 재배포되고, 하위 에이전트는 재수립된 비상 제어 계획을 적용하여 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어한다(S51).
추가 비상 제어 후에, 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터에 기초하여 판단한 결과가 이벤트를 적절하게 처리하지 못한 경우이면, 하위 에이전트는 이벤트 처리 실패 정보를 관리하고, 이를 상위 에이전트로 통보한 후 자체 초기화를 수행하거나 상위 에이전트로부터의 초기화 신호에 따라 관리대상 플랜트를 초기화할 수 있다.
도 5는 도 4의 에너지 관리 방법에 채용 가능한 하위 에이전트의 데이터 취득 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 우선 하위 에이전트는 에이전트별로 또는 담당 역할별로 소비자 또는 수용가의 소비자 패턴을 인지한다(S51). 소비자 또는 수용가는 전력, 열 등의 에너지를 소비하는 대상에 대응되고, 소비자 패턴은 에너지 수요 패턴으로 평일, 주말, 공휴일, 계절별 등의 카테고리에 따라 분류될 수 있다.
다음, 하위 에이전트는 인지한 소비자 패턴을 패턴별로 데이터베이스화한다(S52). 패턴별 데이터베이스화에 있어서, 에너지 관리 시스템에서는 패턴 중의 공통 사항의 연계 정보를 누적하여 일정 주기의 패턴을 정립할 수 있고, 정립된 패턴에 기초하여 XML 스키마 파일 형태로 데이터베이스를 관리할 수 있다.
다음, 하위 에이전트는 에이전트별 패턴 데이터베이스 스키마 파일을 상위 에이전트로 전송한다(S53). 상위 에이전트는 하위 에이전트로부터 올라온 패턴 데이터베이스 스키마 파일을 기반으로 스케줄링 프로세스를 수행하여 실시간 제어, 비상 제어 등에 대한 운용 계획을 구성하고 구성한 운용 계획을 하위 에이전트에 배포한다.
다음, 하위 에이전트는 상위 에이전트로부터 받은 운용 계획에 기초하여 특정 시나리오 케이스를 수립하거나 추가 시나리오 케이스를 업데이트하고, 이를 토대로 시나리오 계획 프로세스를 수행 또는 재수행하여 관리대상 플랜트를 제어한다(S54). 예를 들면, 제어 시나리오의 일례인 특정 시나리오 케이스는 상위 케이스 1(상위 XML 1)이라 명명될 수 있고, 그것은 예컨대 제1 하위 에이전트와 제2 하위 에이전트가 연동하여 상황을 처리하는 시나리오에 대응할 수 있다(도 6 및 도 8 참조).
전술한 과정(S51 내지 S54)을 통해, 에너지 관리 시스템은 상위 에이전트와 하위 에이전트를 이용한 에이전트 운전을 통해 관리대상 플랜트를 효율적으로 제어한다(S55). 전술한 과정에 있어서 하위 에이전트는 해당 에이전트용 시나리오 계획 스키마 파일을 상위 에이전트로부터 불러오고 불러온 파일에 기초하여 관리대상 플랜트를 제어하도록 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 에너지 관리 시스템이 채용되어 있는 소비자 참여형 배전계통의 일 실시 예에 대한 개략적인 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(EMS, 100)은 에너지 관리 시스템(100) 내의 계통운영(113a), 계통분배(114a), 발전관리(115a), 통합감시(101), 미들웨어 엔진(102) 프로그램 등은 미들웨어(M/W: Middleware, 103)를 통하여 평상 시에 계통 및 타 시스템으로부터 시스템 운영에 필요한 정보를 취득하도록 구현된다. 여기서, 미들웨어(103)란 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어 사이 또는 두 가지 다른 종류의 응용 프로그램 사이에서 조정 및 중개 역할을 하는 프로그램을 지칭한다. 본 실시 예에 있어서, 에너지 관리 시스템(100), 미들웨어(103) 또는 이들의 조합은 전술한 에너지 관리 시스템의 EMS 서버(10)에 대응할 수 있다.
EMS(100)는 취득된 정보를 바탕으로 계통운영, 계통배전 및 발전관리 등에 필요한 시나리오를 작성한다. EMS는 작성된 시나리오를 미들웨어 엔지니어링 프로그램을 통하여 미들웨어(103)에 전송한다.
미들웨어(103)는 EMS(100)로부터 전달받은 시나리오를 바탕으로 해당 하위 에이전트들(123, 124, 125)을 설정한다. 여기서, 에이전트들은 배전 계통에 연결된 건물 내 전력 시스템의 장치들(210, 220, 230)에 각각 결합한 제3 내지 제5 하위 에이전트들에 대응될 수 있다(도 8 참조).
시나리오 상황이 발생하면, 에이전트들은 서로 간의 직접 통신을 통하여 설정된 시나리오를 수행하고, 이러한 기설정 시나리오에 따른 에이전트 운전에 의해 관리대상 플랜트는 신뢰성 있게 관리 운용될 수 있다.
도 7은 도 6의 에너지 관리 시스템에 채용 가능한 상위 에이전트에 대한 개략적인 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 상위 에이전트(110a)는 제1 실시간 제어 모듈(111) 및 제1 비상 제어 모듈(112)을 구비한다. 그리고, 제1 실시간 제어 모듈(111)은 제1 계통 운영 모듈(113), 제1 계통 분배 모듈(114) 및 제1 발전 관리 모듈(115)을 구비한다. 물론, 제1 계통 운영 모듈(113), 제1 계통 분배 모듈(114) 및 제1 발전 관리 모듈(115)은 제1 실시간 제어 모듈(111)에 소속되지 않고 제1 실시간 제어 모듈(111)과 독립적으로 또는 병렬적으로 배치될 수 있다.
상위 에이전트(110a)는 평시에 대한 실시간 제어 스케줄링과 비상 시에 대한 비상 제어 스케줄링을 수립하고, 수립한 스케줄링 계획 결과를 제1 실시간 제어 모듈(111)을 통해 하위 에이전트로 전송한다. 또한, 상위 에이전트(110a)는 필요에 따라 하위 에이전트로부터의 비상 케이스, 위반 케이스 또는 실패 케이스 등에 대한 데이터를 수신하고, 수신한 데이터에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 생성하거나 기본 데이터베이스에 추가하고, 비상 제어 스케줄링을 재수립하며, 재수립한 비상 제어 스케줄링을 제1 비상 제어 모듈(112)을 통해 하위 에이전트로 전송한다.
또한, 제1 실시간 제어 모듈(111)은 평시 스케줄링을 토대로 정상 상태에 따른 그리드 및 에너지 생산원의 운영 계획을 작성하여 하위 에이전트에 배포할 수 있다. 그리고, 제1 실시간 제어 모듈(111)은 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위하여 거래일 전에 에너지 생산원의 기준 출력, 에너지 저장 장치의 충방전량 및 수전량을 결정할 수 있다.
제1 비상 제어 모듈(112)은 비상 제어 스케줄링을 토대로 비상 상태에 따른 그리드 및 에너지 생산원의 운영 계획을 작성하여 하위 에이전트에 배포할 수 있다. 그리고, 제1 비상 제어 모듈(112)은 하위 에이전트로부터 위반 또는 실패 케이스에 대한 데이터(위반 및/또는 실패 상태의 알람 메시지 및 제어 값 등)를 수신하고, 수신한 데이터 및/또는 제어 값에 기초하여 비상 제어 스케줄링을 재수립한 후 재수립한 비상 제어 스케줄링 계획 결과를 해당 하위 에이전트에 전송할 수 있다.
제1 계통 운영 모듈(113)은 하위 에이전트의 제2 계통 운영 모듈과 연동하여 배전 계통에서 수용가가 인입되는 배전반에 설치되어 배전 인입을 제어하는 그리드 상위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있고, 제1 계통 분배 모듈(114)은 하위 에이전트의 제2 계통 분배 모듈과 연동하여 수용가의 배전반에서 각 부하에 대한 전력 분배를 제어하는 그리드 상위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있으며, 제1 발전 관리 모듈(115)은 하위 에이전트의 제2 발전 관리 모듈과 연동하여 수용가에서 에너지를 생산하여 수용가 또는 배전 계통 측으로 전력을 공급하는 그리드 상위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있다(도 6 참조).
도 8은 도 6의 에너지 관리 시스템에 채용 가능한 하위 에이전트에 대한 개략적인 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 하위 에이전트(120a)는 제2 실시간 제어 모듈(1211)을 구비한 제1 하위 에이전트(121), 제2 비상 제어 모듈(1212)을 구비한 제2 하위 에이전트(122), 제2 계통 운용 모듈(1213)을 구비한 제3 하위 에이전트(123), 제2 계통 분배 모듈(1214)을 구비한 제4 하위 에이전트(124), 및 제2 발전 관리 모듈(1215)을 구비한 제5 하위 에이전트(125)를 구비한다. 여기서, 제1 내지 제5 하위 에이전트들은 서로 통신하며 데이터를 공유할 수 있다.
제1 하위 에이전트(121) 또는 제2 실시간 제어 모듈(1211)은 정상 모드에서 상위 에이전트의 해당 기능부(제1 실시간 제어 모듈 등)에서 도출된 에너지 생산원의 기준 출력 대비 변동된 전기 부하를 관리대상 플랜트 등에 공급하기 위하여 에너지 생산원의 출력을 조정하거나 재분배한다.
관리대상 플랜트의 에너지 소비에 대한 수요 반응 데이터에 기초하여, 특정 하위 에이전트는 비용 절감을 위한 제1 모드(운용비 최소화 모드에 대응)에서 수요 반응 신호에 대응하기 위한 제2 모드(수요 반응 모드에 대응)로 동작 모드를 전환할 수 있는데, 그 경우 제2 실시간 제어 모듈(1211)은 수요 반응 데이터의 전력 피크 등에 상응하는 수요 반응 시간대에 수전점의 정전력 제어가 가능하도록 에너지 생산원의 출력을 재분배할 수 있다.
제2 하위 에이전트(122) 또는 제2 비상 제어 모듈(1212)은 비상 상태 발생 시 비상 제어 스케줄링에 기초하여 수용가의 중요 부하에 전력을 공급하기 위해 에너지 생산원, 에너지 저장장치 및 예비 전원의 출력량을 분배하고 부하 차단 신호를 관리대상 플랜트의 건물 에너지 관리 시스템 등의 외부 시스템에 송출할 수 있다.
관리대상 플랜트로부터 비상 제어 스케줄링에 위배된 위반 상태가 감지되면, 제2 비상 제어 모듈(1212)은 감지된 위반 상태에 근접한 비상 제어 시나리오를 선택하고, 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 제어한다. 그 경우, 상위 에이전트는 제2 하위 에이전트(122)로부터 위반 상태 정보, 알람 메시지, 위반 상태에 대한 제어 값 등을 수신하고, 수신한 위반 상태 정보나 제어 값에 기초하여 새로운 비상 제어 케이스 데이터베이스를 기존 데이터베이스에 추가하고, 비상 제어 스케줄링을 재수립한 후, 재수립한 비상 제어 스케줄링 결과를 하위 에이전트로 전송한다. 제2 하위 에이전트(122)는 상위 에이전트로부터의 재수립 비상제어 스케줄링 계획 결과에 기초하여 비상 제어 시나리오를 재수립하고 이를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어한다.
비상 제어 스케줄링 또는 재수립된 비상 제어 스케줄링에 따른 관리대상 플랜트의 제어 실패 시, 제2 하위 에이전트(122)는 상위 에이전트로 위반 및/또는 실패 케이스에 대한 데이터를 전송하고, 시스템 관리자 측에 경보 신호를 전송하고, 시스템 자제의 보호를 위한 초기화를 수행할 수 있다.
제3 하위 에이전트(123)는 상위 에이전트의 해당 기능부(제1 계통 운영 모듈등)와 연동하는 제2 계통 운용 모듈(1213)을 구비하며, 배전 계통에서 수용가가 인입되는 배전반에 설치되어 배전 인입을 제어하는 장치에 결합하는 그리드 하위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있고, 제4 하위 에이전트(124)는 상위 에이전트의 해당 기능부(제1 계통 분배 모듈 등)와 연동하는 제2 계통 분배 모듈(1214)을 구비하며, 수용가의 배전반에서 각 부하에 대한 전력 분배를 제어하는 장치에 결합하는 그리드 하위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있고, 제5 하위 에이전트(125)는 상위 에이전트의 해당 기능부(제1 발전 관리 모듈 등)와 연동하는 제2 발전 관리 모듈(1215)을 구비하며, 수용가에서 에너지를 생산하여 수용가 또는 배전 계통 측으로 전력을 공급하는 장치에 결합하는 그리드 하위 운영 수단 또는 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부에 대응할 수 있다(도 6 및 도 7 참조).
전술한 실시 예에 의하면, 소비자 참여를 위한 분산 전원을 포함하는 마이크로 에너지 그리드 시스템에 있어서 에이전트를 담당 역할 별로 분리하여 형성한 구조와, 기설정 이외의 시나리오 케이스 사항에 대하여 하위 에이전트에서 실시간 데이터를 획득하고 이를 상위 에이전트에 통보하는 구조를 채용함으로써, 에너지 관리 시스템의 운영 기능을 필요로 하는 현장 설비에 맞게 역할을 분담하고 각 역할에 상응하는 데이터를 취득하도록 할 수 있으며, 그에 의해 에너지 관리 시스템 전체의 구성 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 실시간 데이터 처리의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 비상 상태 발생 시 실시간으로 비상 상황을 인지함으로써 비상제어 시나리오에 따른 에이전트 간 자동 이벤트 처리를 통해 효과적으로 비상 상황에 대처할 수 있다. 또한, 미들웨어 형태로 마이크로 에너지 그리드 상에 채용되는 경우, 온라인 원격 관리와 시스템 확장성 및 편리성 확보를 통해 시스템 전체의 운영 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
전술한 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
중앙으로 집중된 운영 알고리즘을 하위 에이전트별로 분산시키고 운영 알고리즘을 최적화함으로써 시스템 전체의 성능과 신뢰도를 향상시킬 수 있는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템 및 방법에 적용될 수 있다.

Claims (32)

  1. EMS(Energy Management System) 서버 및 EMS 서버와 연결된 하위 에이전트를 구비하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템에서 마이크로 에너지 그리드 내의 적어도 어느 하나의 관리대상 플랜트를 실시간 감시하고 관리대상 플랜트에서의 에너지 생산 및 소비를 제어하기 위한 에이전트 기반 에너지 관리 방법에 있어서,
    상기 EMS 서버 측에서 관리대상 플랜트에 대한 원격 감시, 발전 관리 및 계통 운용을 위해 거래 및 스케줄링 계획을 수립하는 단계; 및
    상기 EMS 서버의 일부 역할을 나누어 담당하도록 설치되는 복수의 하위 에이전트에서 상기 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 따라 관리대상 플랜트의 실시간 제어 또는 비상 제어를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 하위 에이전트는 관리 대상 플랜트로부터 자신의 담당 역할에 상응하는 데이터를 취득하여 처리하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EMS 서버 및 하위 에이전트는 정상 모드와 비상 모드 사이 또는 정상 모드와 위반 모드 사이의 전환 단계, 비상 모드와 위반 모드 간의 전환 단계, 비상 모드 또는 실패 모드에서 실패 모드로의 진행 단계, 및 실패 모드에서 정상 모드로의 초기화 단계 중 적어도 어느 하나를 수행하며, 상기 정상 모드, 비상 모드, 위반 모드 및 실패 모드는 관리대상 플랜트의 상태에 따라 설정되는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실시간 제어를 수행하는 단계는, 정상 모드 하에서 하위 에이전트가 EMS 서버의 실시간 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 실시간 제어 시나리오에 따라 관리대상 플랜트를 제어하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실시간 제어를 수행하는 단계는, 정상 모드 하에서 하위 에이전트가 실시간 제어 시나리오에 따라 운용비 최소화 모드를 실행하는 단계; 및 상기 운용비 최소화 모드 하에서 통합운용센터로부터 수요 반응 신호가 수신되면 EMS 서버와 연동하는 하위 에이전트가 실시간 제어 시나리오에 따라 부하 추종 제어 동작을 위한 수요 반응 모드를 실행하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운용비 최소화 모드를 실행하는 단계는, 에너지 거래일 전에 전기 및 열 에너지 공급 비용을 최소화하기 위한 분산전원 장치의 기준 출력과, 에너지저장 장치의 충방전량 및 수전량을 결정하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 수요 반응 모드를 실행하는 단계는, 관리대상 플랜트의 기준 출력 대비 변동된 전기 부하를 공급하기 위해 분산전원 장치의 출력을 재분배하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 수요 반응 모드를 실행하는 단계는, 하위 에이전트에서 상기 수요 반응 신호에 기초한 수요 반응 시간대에 관리대상 플랜트의 수전점의 정전력 제어를 위해 분산전원 장치의 출력을 재분배하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는, 비상 모드 하에서 상기 하위 에이전트가 상기 EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오를 토대로 하위 에이전트 단에서 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는, 상기 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하는 단계; 상기 EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 특정 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계; 및 상기 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는, 상기 하위 에이전트에서 상기 비상 상태 발생 정보에 상응하는 비상 상태 알람 신호를 EMS 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 EMS 서버에서 상기 비상 상태 알람 신호에 기초하여 거래 및 스케줄링 계획을 재수립하는 단계;
    상기 하위 에이전트에서 EMS 서버로부터의 상기 재수립 스케줄링 계획에 기초하여 관리대상 플랜트에 대한 비상 제어 시나리오를 업데이트하는 단계;
    상기 하위 에이전트에서 상기 업데이트된 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어하는 단계; 및
    상기 추가 비상 제어하는 단계에서 추가 비상 제어가 성공하면 비상 모드에서 정상 모드로 복귀하고, 상기 추가 비상 제어가 실패하면, 비상 모드에서 위반 모드 또는 실패 모드로 진행하는 단계
    를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는, 상기 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하는 단계; 상기 비상 상태 발생 정보에 기초하여 관리대상 플랜트의 위반 상태를 인식하는 단계; 및 상기 EMS 서버로부터의 비상 제어 스케줄링에 기초하여 기수립한 비상 제어 시나리오에서 위반 상태에 가장 근접한 특정 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계; 및 상기 선택한 특정 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위반 상태를 인식하는 단계는 EMS 서버의 비상 제어 스케줄링에 기초한 하위 에이전트의 비상 제어 시나리오에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 비상 제어 시나리오를 선택하는 것을 실패하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는 상기 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 선택하는 단계에서의 선택실패 시 위반 모드에서 실패 모드로 진행하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 비상 제어를 수행하는 단계는, 상기 하위 에이전트에서 상기 위반 상태에 상응하는 위반 상태 데이터를 EMS 서버와 공유하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 EMS 서버에서 상기 위반 상태 데이터에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하는 단계;
    상기 신규 케이스 데이터베이스를 토대로 스케줄링 계획을 재수립하는 단계;
    상기 하위 에이전트에서 상기 재수립된 스케줄링 계획은 적용하여 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 단계; 및
    상기 재수립된 스케줄링 계획에 기초한 관리대상 플랜트의 비상 제어가 성공하면 위반 모드에서 정상 모드 또는 비상 모드로 복귀하고, 상기 재수립된 스케줄링 계획에 기초한 관리대상 플랜트의 비상 제어가 실패하면 실패 모드로 진행하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 실패 모드로 진행하는 단계 후에,
    상기 하위 에이전트에서 실패 케이스 정보를 관리하는 단계; 및
    상기 관리대상 플랜트의 오프라인 조치 요청 신호를 기설정 관리자 장치로 전송하는 단계를 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하위 에이전트에서 자체 보호 초기화를 수행하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 하위 에이전트에서 실패 케이스 정보를 EMS 서버로 전송하는 단계;
    상기 EMS 서버에서 실패 케이스 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 추가하는 단계; 및
    상기 EMS 서버에서 기설정된 전체 시스템 오프라인 상황 조치를 처리하는 단계를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 실패 모드로 진행하는 단계 후에,
    상기 하위 에이전트에서 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태를 검출하는 단계;
    상기 EMS 서버에서 하위 에이전트로부터 상기 관리대상 플랜트의 초기화 가능 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 EMS 서버에서 플랜트 초기화 가능 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 하위 에이전트에서 상기 EMS 서버의 플랜트 초기화 신호에 기초하여 관리대상 플랜트를 초기화하는 단계
    를 더 포함하는 에이전트 기반 에너지 관리 방법.
  21. 마이크로 에너지 그리드 내의 적어도 어느 하나의 관리대상 플랜트를 실시간 감시하고 관리대상 플랜트에서의 에너지 생산 및 소비를 제어하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템에 있어서,
    관리대상 플랜트에 대한 원격 감시, 발전 관리 및 계통 운용을 위해 거래 및 스케줄링 계획을 수립하는 EMS(Energy Management System) 서버; 및
    상기 EMS 서버의 일부 역할을 나누어 담당하며 상기 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 따라 관리대상 플랜트의 실시간 제어 또는 비상 제어를 수행하는 복수의 하위 에이전트를 포함하고,
    상기 하위 에이전트는 관리 대상 플랜트로부터 담당 역할에 상응하는 데이터를 취득하여 처리하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 EMS 서버 및 하위 에이전트는 정상 모드와 비상 모드 사이 또는 정상 모드와 위반 모드 사이의 전환, 비상 모드와 위반 모드 간의 전환, 비상 모드 또는 실패 모드에서 실패 모드로의 진행, 및 실패 모드에서 정상 모드로의 초기화 중 적어도 어느 하나를 수행하며, 상기 정상 모드, 비상 모드, 위반 모드 및 실패 모드는 관리대상 플랜트의 상태에 따라 설정되는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 정상 모드 하에서,
    상기 EMS 서버는 통합운용센서(TOC: Total Operating Center)로부터 시장 정보와 부하 정보를 포함한 TOC 정보를 받고, TOC 정보에 기초하여 실시간 제어와 비상 제어에 대한 거래 및 스케줄링 계획을 수립하고, 수립한 거래 및 스케줄링 계획을 하위 에이전트로 전송하며,
    상기 하위 에이전트는 EMS 서버의 거래 및 스케줄링 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오 및 비상 제어 시나리오를 수립하고, 수립한 실시간 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어하며, 관리대상 플랜트로부터 데이터를 취득하고, 관리대상 플랜트로부터 취득한 에너지 생산 현황을 EMS 서버와 공유하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 정상 모드 하에서,
    상기 EMS 서버는 통합운용센터로부터 수요 반응 신호를 수신하고, 수요 반응 신호에 응하여 거래 및 스케줄링 계획을 재수립 또는 수정하고, 수정된 거래 및 스케줄링 계획을 하위 에이전트로 전송하며,
    상기 하위 에이전트는 수정된 거래 및 스케줄링 계획에 기초하여 실시간 제어 시나리오를 재수립하고, 재수립된 실시간 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 실시간 제어하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터 비상 상태 발생 정보를 취득하고, 비상 제어 시나리오 중에서 비상 상태 발생 정보에 상응하는 특정 비상 제어 시나리오를 선택하고, 선택한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하고, 비상 상태 알람 신호를 EMS 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 비상 모드 하에서, 상기 하위 에이전트는 비상 제어 시나리오에 따라 기설정 부하 추종 제어 시나리오를 진행하고, 부하 추종 제어 시나리오에 따라 중요 부하의 변동에 맞추어 분산전원 장치의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 정상 모드 또는 비상 모드 하에서,
    상기 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터 취득한 비상 상태 발생 정보가 위반 상태 정보임을 확인하고, 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오에서 위반 상태에 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 선택하고, 가장 근접한 비상 제어 시나리오를 토대로 관리대상 플랜트를 비상 제어하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 위반 상태 정보임을 확인하는 것은 비상 상태 발생 정보가 실시간 제어 시나리오 또는 비상 제어 시나리오에서 대응하는 제어 시나리오가 없는 정보이거나 관리대상 플랜트의 기설정 기준 출력과 현재의 출력을 비교할 때 그 차이가 일정 값 이상인 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 위반 상태 정보에 기초하여 신규 케이스 데이터베이스를 생성하고, 신규 케이스 데이터베이스가 추가된 거래 및 스케줄링 계획을 재수립하며,
    상기 하위 에이전트는 EMS 서버로부터의 재수립 거래 및 스케줄링 계획에 기초한 추가 비상 제어 시나리오를 적용하여 관리대상 플랜트를 추가 비상 제어하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 비상 모드 또는 위반 모드 하에서,
    상기 하위 에이전트는 관리대상 플랜트로부터 취득한 데이터 또는 비상 상태 발생 정보로부터 비상 제어 또는 추가 비상 제어의 실패를 인식하고, 오프라인 상황 조치를 위한 기설정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 실패 케이스 정보에 기초하여 신규 데이터 베이스를 추가하고, 전체 시스템의 오프라인 상황 조치를 위한 기설정 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 하위 에이전트는 관리대상 플랜트에서 초기화 가능 상태 데이터를 검출하고,
    상기 EMS 서버는 하위 에이전트로부터의 초기화 가능 상태 데이터에 기초하여 시스템 초기화 가능 여부를 확인하고, 시스템 초기화 신호를 하위 에이전트로 전송하며,
    상기 하위 에이전트는 시스템 초기화 신호에 응하여 관리대상 플랜트를 초기화하는 것을 특징으로 하는 에이전트 기반 에너지 관리 시스템.
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