WO2023153550A1 - Smart energy trading system and method - Google Patents

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WO2023153550A1
WO2023153550A1 PCT/KR2022/002803 KR2022002803W WO2023153550A1 WO 2023153550 A1 WO2023153550 A1 WO 2023153550A1 KR 2022002803 W KR2022002803 W KR 2022002803W WO 2023153550 A1 WO2023153550 A1 WO 2023153550A1
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power
energy
grid
virtual
prosumer
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PCT/KR2022/002803
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박세현
박상욱
조건희
윤구원
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중앙대학교 산학협력단
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    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION 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
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • HELECTRICITY
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Definitions

  • the present invention relates to a smart energy trading system and method.
  • the present invention is to provide a cost-effective smart energy trading system and method since the cost of building an energy storage device and an independent grid is not required.
  • a smart energy trading system is provided.
  • the virtual power storage utilizes the energy grid as a virtual energy storage device (ESS) and temporarily stores the surplus power through the virtual power grid. including sending it back to the grid, but not selling the surplus power to the power company.
  • ESS virtual energy storage device
  • the virtual power storage grants a power usage right equal to the temporarily stored surplus power to a consumer satisfying the energy transaction constraint condition, and the consumer who has been granted the power usage right uses the energy grid based on the granted power usage right Power as much as the surplus power can be used from
  • the virtual power storage may request payment for the brokerage from the consumer, settle the energy grid usage fee to the power company corresponding to the brokerage, and settle sales charges according to the brokerage to the prosumer.
  • the energy transaction constraint condition is that the prosumer's power sale benefit is greater than the power offset benefit, the consumer's power purchase benefit is greater than the purchase benefit from the electric power company, and the sale of surplus power
  • the price is a condition in which the prosumer's electricity sales benefit is set higher than the consumer's electricity purchase benefit in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy production facilities.
  • a network management unit for constructing a virtual power grid which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by utilizing an energy grid established by a power company; and a power trading unit that receives and temporarily stores surplus power from the prosumer through the virtual power grid, and mediates sales of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to a consumer that satisfies an energy transaction constraint condition.
  • the temporary storage of power includes the prosumer sending the surplus power back to the energy grid by utilizing the energy grid as a virtual energy storage device, but not selling the surplus power to the power company Virtual power, characterized in that Storage may be provided.
  • a virtual power grid which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by utilizing an energy grid established by a power company; (b) receiving and temporarily storing surplus power from the prosumer through the virtual power grid; and (c) intermediating the sale of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to a consumer that satisfies an energy transaction constraint condition, wherein the temporary storage of the surplus power is performed using the energy grid as a virtual energy storage device.
  • a smart energy transaction method may be provided, wherein the prosumer sends the surplus power back to the energy grid, but does not sell the surplus power to the power company.
  • the method may further include requesting payment for the brokerage from the consumer, settling the energy grid usage fee to the electric power company corresponding to the brokerage, and settling sales charges according to the brokerage to the prosumer.
  • the energy transaction constraint condition is that the prosumer's power sale benefit is greater than the power offset benefit, the consumer's power purchase benefit is greater than the electric power company's purchase price, and the surplus power sales price is The prosumer's power sales benefit may be set higher than the consumer's power purchase benefit in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy production facilities.
  • the present invention has a cost-effective advantage because it does not require the cost of building an energy storage device and an independent grid.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a smart energy trading system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a surplus power trading model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a smart energy trading method using a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating P2P-based energy trading based on virtual power storage according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a virtual power storage according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a smart energy trading system according to an embodiment of the present invention.
  • a smart energy trading system 100 includes a virtual power storage 110, at least one prosumer 120, and at least one consumer 130.
  • the virtual power grid 140 may form a virtual connection chain with electric power companies in addition to the prosumer 120 and the consumer 130 .
  • the energy grid itself established by the electric power company can be utilized as a concept of a virtual energy storage system (ESS). That is, as shown in FIG. 1 , the virtual power grid 140 may transmit/receive data according to energy transactions between the virtual power storage 110 , the plurality of prosumers 120 , and the plurality of consumers 130 .
  • the virtual power grid according to an embodiment of the present invention is not configured independently, but may be configured using the existing KEPCO grid network.
  • the virtual power storage 110 may collect real-time energy data of each prosumer 120 through distributed energy IoT based on the virtual power grid 140 .
  • Distributed energy IoT can be an IoT device that is installed on each renewable platform (solar panel) and collects data on distributed renewable energy. That is, according to an embodiment of the present invention, distributed energy IoT is installed in new and renewable energy production facilities (platforms, that is, photovoltaic power generation facilities) built by each prosumer 120, and collected from each distributed solar panel. Data such as charging status and discharging status can be collected through the stored power sensor information, and intelligent services can be provided through intelligent data analysis algorithms based on these energy data.
  • platforms that is, photovoltaic power generation facilities
  • the virtual power storage 110 is a means for temporarily storing power for energy transaction based on an energy grid.
  • the virtual power storage 110 may include a power company and a power mediation server.
  • the virtual power storage 110 may collect energy data based on the virtual power grid 140 and may mediate energy transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the collected energy data. In mediating the energy transaction, the virtual power storage 110 may mediate the energy transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 so as to satisfy energy transaction constraints.
  • the energy transaction constraints may include prosumer conditions and consumer conditions.
  • the prosumer condition is a condition that the power sales benefit must be greater than the power offset benefit, which can be expressed as in Equation 1.
  • the prosumer's benefit from selling electricity can be considered the recovery cost of the prosumer who installed renewable energy production facilities. That is, some of the prosumers 120 may be equipped with renewable energy production facilities, and some may not be equipped with renewable energy production facilities. In addition, the recovery cost may be different depending on the type of renewable energy production facility, and in order to provide an incentive to them, the electricity sales benefit (cost) of each prosumer may be calculated in consideration of the recovery cost of the renewable energy production facility.
  • the consumer condition is that the benefit (cost) of purchasing power from a prosumer must be greater than that of purchasing the entire amount from a power company (eg, KEPCO), which can be expressed as in Equation 2.
  • a power company eg, KEPCO
  • the power offset benefit represents the prosumer's benefit (cost) when the prosumer offsets the surplus power to the energy grid of the power company.
  • the power offset benefit (cost) can be expressed as Equation 3.
  • the prosumer's power offset benefit is the total amount of power consumed ( )
  • the netting benefit is obtained by subtracting the total power paid by offsetting the surplus power generated from solar power.
  • the power offset benefit represents the total amount of power consumed by the prosumer, represents the amount of power received from the energy grid, represents the amount of electricity consumed by the prosumer, Y represents the total amount of electricity produced by the prosumer (i.e., total amount of electricity generated by sunlight), and C() represents the amount paid to the power company (KEPCO) for the amount used.
  • the power sales benefit can be expressed as Equation 4.
  • the prosumer's electricity sales benefit is the electricity bill for the total electricity consumed by the prosumer, minus the electricity bill received from the existing grid (ie, KEPCO's energy grid), and the surplus electricity remaining after generating electricity ( ) adds up the sales price for electricity sales.
  • the price from the prosumer side is determined so that the electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit, and this can be expressed as Equation 5.
  • Equation 5 can be arranged for price P as in Equation 6. That is, the total amount of power consumed ( ), the power offset benefit is obtained by subtracting the electricity fee paid to the energy grid out of the surplus electricity generated from solar power generation. Therefore, the electricity price traded in the prosumer market can be summarized as in Equation 6.
  • the electricity price in terms of the prosumer may be determined as shown in Equation 6 so that the electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit.
  • determining the electricity price from the prosumer side it may be determined in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy generation facilities (ie, photovoltaic facilities).
  • renewable energy generation facilities ie, photovoltaic facilities
  • the transaction ratio index ( ) may be further considered to determine the electricity sales price.
  • Transaction Ratio Index ( ) is set to recover installation costs for prosumers who have installed renewable energy production facilities (i.e., solar panels), and to shorten the installation cost recovery period by multiplying the sales price by a certain percentage or higher than consumers who have not installed solar power. It is for
  • the consumer's power purchase fee can be derived as shown in Equation 8.
  • the cost paid by the consumer for power transaction and electricity bill can be calculated as shown in Equation 9.
  • Equation 9 the benefit of purchasing power derived from Equation 9 must be greater than the benefit of purchasing and using the entire amount from the existing power company (KEPCO).
  • the benefit (cost) of purchasing power through the virtual power storage 110 should be smaller than the benefit (cost) of purchasing electricity from the electric power company (KEPCO).
  • the power transaction price P may be determined within the power transaction price range shown in Equation 12.
  • the transaction profit index is further considered so that the profit of the prosumer due to the sale of surplus electricity is greater than the profit of the consumer due to the purchase of surplus electricity. You can determine the transaction price. Even if there is no separate description below, it should be understood that the virtual power storage 110 mediates the power transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the aforementioned power transaction price.
  • a method of mediating power transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the virtual power storage 110 will be described in detail with reference to FIG. 2 below.
  • the plurality of prosumers 120 may be small-scale power producers and power sellers. Some of the plurality of prosumers 120 may be small-scale power producers who have built renewable energy production facilities (eg, solar panels, etc.). Of course, some of the plurality of prosumers 120 may be electricity sellers who have not built renewable energy production facilities.
  • Some of the plurality of prosumers 120 may be small-scale power producers who have built renewable energy production facilities (eg, solar panels, etc.). Of course, some of the plurality of prosumers 120 may be electricity sellers who have not built renewable energy production facilities.
  • a plurality of prosumers having renewable energy production facilities may produce energy (power) using the corresponding renewable energy production facilities, consume it, and sell surplus power remaining.
  • the plurality of prosumers 120 may temporarily store the surplus power in the virtual power storage 110 through the virtual power grid, rather than net metering the surplus power to the power company (eg, KEPCO). That is, the plurality of prosumers 120 send surplus power back to the energy grid of the electric power company, and the virtual power storage 110 may temporarily store the surplus power sent back through the virtual power grid.
  • the power company eg, KEPCO
  • the consumer 130 is a subject that purchases energy, and may be a general household, an apartment building, or a factory.
  • the consumer 130 may also transmit energy consumption data to the virtual power storage 110 based on the distributed energy IoT.
  • the distributed energy IoT device of the consumer 130 may be, for example, a smart meter (AMI).
  • a virtual power grid is constructed using the existing KEPCO power grid without separately configuring a local grid, and energy trading is possible by using the KEPCO power grid as a virtual energy storage device. This will be more clearly understood by the following description.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a surplus power trading model according to an embodiment of the present invention.
  • Photovoltaic production facilities which are renewable energy production facilities, are mostly installed in buildings such as public institutions. Due to the increase in the number of telecommuters, energy consumption in public institutions is decreasing, and energy consumption in apartment complexes is increasing.
  • PV Photovoltaic power generation facilities
  • the virtual power exchange may include a server that brokers power transactions with an energy grid of an existing power company.
  • the virtual power storage 110 assumes that a virtual power grid is constructed based on an energy grid of an existing power company, and the virtual power grid may be built to include power companies, prosumers, and consumers.
  • the virtual power storage 110 collects energy-related data of prosumers and consumers based on a distributed energy IoT technology based on a virtual power grid.
  • step 310 the virtual power storage 110 receives a request for selling surplus power from the prosumer P1 through the virtual power grid.
  • the virtual power storage 110 transmits a power purchase confirmation request to the consumers C1 and C2 through the virtual power grid.
  • the power purchase confirmation request may include information about the amount of power of some (ie, surplus power) of the power generated by the prosumer P1.
  • the request to confirm whether or not to purchase power may further include price information.
  • the virtual power storage 110 may transmit the request to confirm whether to purchase or not to purchase power to the consumer that satisfies the energy transaction constraints.
  • the energy transaction constraint condition is that, as already described above, from the prosumer side, the power sales benefit must be greater than the power offset benefit.
  • the price can be determined to outweigh the netting benefit of electricity to the power company.
  • the benefit of purchasing electricity from prosumers should be greater than the benefit of purchasing electricity from power companies.
  • the price may be determined so that the power sale benefit is greater than the power purchase benefit. This is to consider the recovery cost of prosumers who have installed renewable energy production facilities.
  • the virtual power storage 110 may transmit a request to confirm whether or not to purchase power to a consumer who consumes a lot of energy based on the collected energy-related data. At this time, the virtual power storage 110 may transmit a request to confirm whether or not to purchase power to consumers to whom the progressive tax is applied in consideration of the progressive tax.
  • step 320 the virtual power store 110 receives the purchase decision of the consumer C1.
  • step 325 the virtual power storage 110 establishes and configures a transaction session for power transaction between the prosumer P1 and the consumer C1 in response to the purchase decision of the consumer C1.
  • step 330 the virtual power storage 110 receives surplus power from the prosumer P1 according to the transaction session configuration and temporarily stores it.
  • the virtual power storage 110 may be linked with a power company (KEPCO). That is, the virtual power storage 110 may utilize an energy grid of a power company as a virtual energy storage device. Therefore, the meaning that the virtual power storage 110 receives the surplus transmission and temporarily stores it means that the prosumer 120 sends the surplus power back to the energy grid of the power company, but selling the surplus power back to the power company no.
  • KPCO power company
  • step 335 the virtual power storage 110 grants the consumer the right to use power as much as the temporarily stored surplus power.
  • step 340 the consumer 130 uses power as much as the surplus power returned from the energy grid according to the power usage authority.
  • step 345 the virtual power storage 110 performs payment with the consumer C1 corresponding to the power transaction and performs settlement according to the surplus power transaction.
  • the virtual power storage 110 temporarily stores the surplus power of the prosumer P1 in the corresponding virtual power storage, and then sells the power to the consumer by mediating the power transaction, and may pay the corresponding cost. Then, according to the consumer's payment, the virtual power storage 110 pays a fee for the power company's use of the energy grid, and transfers the sales amount according to the electricity sale to the prosumer P1.
  • the virtual power storage 110 is primarily granted the right to use power equal to the surplus power, and the right to use the power is transferred to the surplus power. It can be given back to the consumer who purchased it.
  • the virtual power storage 110 may utilize an energy grid of a power company as a virtual energy storage device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating P2P-based energy transaction based on a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
  • the virtual power storage 110 builds a virtual power grid by utilizing the energy grid of an existing electric power company, and stores prosumer and consumer energy-related data using distributed energy IoT devices through the virtual power grid. As it is collected and managed, there is an advantage in that it does not separately configure a local grid and does not have its own energy storage device, and enables electricity trading between prosumers and consumers regardless of region.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
  • the virtual power storage 110 is linked to an energy grid of a power company and includes a virtual power plant. Also, as described above, the virtual power storage 110 may build a virtual power grid including prosumers and consumers using the energy grid of the power company.
  • the virtual power storage 110 including the energy grid of the electric power company and the concept of the virtual power plant may also include a mediation server for mediating power transactions between prosumers having surplus power and consumers.
  • the virtual power storage 110 should be understood as not a storage that actually stores power, but a power mediation server that interworks with the energy grid of the power company and utilizes the energy grid of the power company as a virtual energy storage device. .
  • the virtual power storage 110 includes a communication unit 510, a network management unit 520, a data collection unit 530, a power trading unit 540, and a memory 550. and a processor 560.
  • the communication unit 510 is a means for transmitting and receiving data with other devices (eg, prosumer 120, consumer 130, power company, etc.) through a communication network.
  • the prosumer 120, the consumer 130, and the power company should be understood as a prosumer terminal (device), a consumer terminal (device), and a power company terminal (device), respectively. That is, it should be extended and interpreted as a device capable of transmitting and receiving data through a communication line.
  • the network management unit 520 is a means for constructing/managing a virtual power grid based on an energy grid of a power company.
  • the network management unit 520 may build a virtual power grid including the prosumer 120 and the consumer 130 based on the energy grid of the electric power company (KEPCO).
  • KPCO electric power company
  • Such a virtual power grid may include a power company, as described above.
  • the data collector 530 is a means for collecting energy-related data from each of the prosumer 120 and the consumer 130 through the virtual power grid.
  • the data collection unit 530 may monitor surplus power of the prosumer 120 by collecting energy-related data of the prosumer 120 . Also, the data collection unit 530 may obtain data consumption data of the consumer 130 .
  • the power trading unit 540 is a means for mediating power trading by connecting a trading session between a prosumer having surplus power and a consumer 130 wishing to purchase power through a virtual power grid.
  • the power trading unit 540 may receive and temporarily store surplus power from the prosumer 120 through a virtual power grid. That is, as the surplus power is temporarily stored in the virtual power storage 110 , the prosumer 120 may send the surplus power back through the energy grid of the power company. At this time, the transfer of surplus power back to the power company's energy grid by the prosumer 120 does not mean that the energy is sold to the power company.
  • the power trading unit 540 may grant power usage rights for the amount of power equivalent to the temporarily stored surplus power to a consumer that satisfies the energy transaction constraints. Accordingly, a consumer authorized to use power may use power as much as the corresponding surplus power from the energy grid (energy grid of the power company).
  • the power trading unit 540 pays for power transaction costs according to the use of power from the energy grid of consumers who are authorized to use the power, pays the energy grid usage fee to the power company, and pays the sales price for the power transaction. can be paid to prosumers.
  • the memory 550 is a means for storing program codes (commands) required to perform a smart energy trading method using a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
  • the processor 560 includes internal components (eg, the communication unit 510, the network management unit 520, the data collection unit 530, and the power trading unit) of the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention. 540, memory 550, etc.).
  • internal components eg, the communication unit 510, the network management unit 520, the data collection unit 530, and the power trading unit of the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention. 540, memory 550, etc.).
  • Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on a computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the art in the field of computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

Abstract

Smart energy trading system and method are disclosed. The smart energy trading system comprises: at least one prosumer; at least one consumer; and a virtual power bank which forms a virtual grid, which is a virtual connection chain for energy trades between the prosumer and consumer, and temporarily stores surplus power of the prosumer via the virtual grid and brokers the sale of the surplus power to a consumer satisfying energy trade constraints, wherein the virtual grid comprises a virtual connection chain connected to an electric power company and is established by using an energy grid previously established by the electric power company.

Description

스마트 에너지 거래 시스템 및 방법Smart energy trading system and method
본 발명은 스마트 에너지 거래 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a smart energy trading system and method.
에너지 소비와 CO2 및 온실 가스 배출을 줄이기 위한 스마트 에너지 기술, 서비스 및 비즈니스 모델 개발을 위해 전 세계적 연구원들이 노력하고 있다. ICT 기술을 기반으로 지속 가능한 환경 구축이 가능하며, 태양광 기반 신재생 에너지 시스템과 신재생 에너지 관련 지능형 서비스 모델이 개발되고 있으며, 가장 대표적인 서비스 모델 중 하나가 에너지 프로슈머이다. Researchers worldwide are working to develop smart energy technologies, services and business models to reduce energy consumption and CO2 and greenhouse gas emissions. Based on ICT technology, it is possible to build a sustainable environment, and solar-based new and renewable energy systems and new and renewable energy-related intelligent service models are being developed, and one of the most representative service models is the energy prosumer.
에너지 프로슈머(Energy Prosumer)를 통해 분산되고 분산된 다양한 전원을 효율적으로 관리하고 부족한 에너지를 거래를 통해 충당함으로써 전기요금 절감 등 다양한 에너지 절약 혜택을 제공된다. Various energy saving benefits such as electricity bill reduction are provided by efficiently managing distributed and diverse power sources through Energy Prosumer and making up for insufficient energy through transactions.
에너지 프로슈머로 인해, 공급측과 수요측 간의 정보 교환을 통해 소비자 수요 대응 개선, 에너지 절약 및 효율성 향상을 통한 수요 관리 시스템 구축이 가능하고, 신재생에너지원을 직접 설치함으로써 소비자는 이제 에너지 생산과 소비를 포함하는 자급자족 에너지 관리 시스템을 구축할 수 있다. 이에, 전 세계 소비자들은 이미 신재생에너지 설비, 특히 태양광발전설비를 설치하고 있으며, 잉여전력을 다방면으로 거래하고 있다. 또한, 태양광 발전 비용의 지속적인 하락과 전기요금의 지속적인 상승으로 소비자의 태양광 패널 설치가 급격히 증가하고 있다. Due to the energy prosumer, it is possible to build a demand management system through improved response to consumer demand, energy saving and efficiency improvement through information exchange between the supply side and the demand side, and by directly installing new and renewable energy sources, consumers can now control energy production and consumption. It is possible to build a self-sufficient energy management system that includes Accordingly, consumers around the world are already installing renewable energy facilities, especially photovoltaic power generation facilities, and trading surplus power in various ways. In addition, due to the continuous decrease in the cost of solar power generation and the continuous increase in electricity rates, the installation of solar panels by consumers is rapidly increasing.
현재는 전력회사에서 구입하는 것보다 소비자가 직접 전기를 생산·소비하는 것이 저렴하다. 따라서 기존의 대규모 설비를 중심으로 한 중앙집중식 에너지 공급 방식이 탈중앙화된 자급식 에너지 공급 방식으로 변화할 것으로 예측되고 있다. Currently, it is cheaper for consumers to produce and consume electricity directly than to purchase it from the power company. Therefore, it is predicted that the centralized energy supply method centered on existing large-scale facilities will change to a decentralized self-sufficient energy supply method.
그러나, 신재생에너지의 생산단가가 기존 그리드(EG)보다 높고, 정확한 판매단가 설정이 어려워 판매자와 소비자 간의 실질적인 시장 형성을 제약하기 때문에, 이러한 스마트 서비스의 존재에도 불구하고 한국의 에너지 트레이딩 모델은 실생활에 적용하기 어려운 문제점이 있다. However, because the production cost of renewable energy is higher than that of the existing grid (EG), and it is difficult to set an accurate unit price, it restricts the formation of a practical market between sellers and consumers. Despite the existence of these smart services, Korea's energy trading model is There are problems that are difficult to apply to.
본 발명은 에너지 저장 장치(ESS) 및 독립 그리드를 구성하지 않고 기준 전력 인프라를 이용한 가상 전력 저장소(VPB: virtual power bank)를 기반으로 전력을 거래하여 가까운 이웃 뿐만 아니라 먼 거리의 프로슈머와도 거래가 가능한 스마트 에너지 거래 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention enables trading of power not only with nearby neighbors but also with prosumers at a distance by trading power based on a virtual power bank (VPB) using a reference power infrastructure without configuring an energy storage device (ESS) and an independent grid. It is to provide a smart energy trading system and method.
또한, 본 발명은 에너지 저장 장치 및 독립 그리드 구축 비용이 필요치 않아 비용 효율적인 스마트 에너지 거래 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a cost-effective smart energy trading system and method since the cost of building an energy storage device and an independent grid is not required.
본 발명의 일 측면에 따르면 스마트 에너지 거래 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention a smart energy trading system is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 프로슈머; 적어도 하나의 컨슈머; 및 상기 프로슈머 및 상기 컨슈머와 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 형성하고, 상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머의 잉여 전력을 임시 저장한 후 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 잉여 전력의 판매를 중개하는 가상 전력 저장소를 포함하되, 상기 가상 전력망은 전력 회사와의 가상 연결 체인을 포함하며, 상기 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 구축되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템이 제공될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, at least one prosumer; at least one consumer; and forming a virtual power grid that is a virtual connection chain for energy transaction with the prosumer and the consumer, temporarily storing surplus power of the prosumer through the virtual power grid, and then selling the surplus power to a consumer that satisfies energy transaction constraints. Including a virtual power storage that mediates, wherein the virtual power grid includes a virtual connection chain with a power company, and is built using an energy grid established by the power company. can
상기 가상 전력 저장소는 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치(ESS)로 활용하되, 상기 가상 전력망을 통해 상기 잉여 전력을 임시 저장하되, 상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는다. The virtual power storage utilizes the energy grid as a virtual energy storage device (ESS) and temporarily stores the surplus power through the virtual power grid. including sending it back to the grid, but not selling the surplus power to the power company.
상기 가상 전력 저장소는 상기 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 임시 저장된 잉여 전력만큼의 전력 사용 권한을 부여하되, 상기 전력 사용 권한을 부여받은 컨슈머는 상기 부여된 전력 사용 권한에 기초하여 상기 에너지 그리드로부터 상기 잉여 전력만큼의 전력을 사용할 수 있다. The virtual power storage grants a power usage right equal to the temporarily stored surplus power to a consumer satisfying the energy transaction constraint condition, and the consumer who has been granted the power usage right uses the energy grid based on the granted power usage right Power as much as the surplus power can be used from
상기 가상 전력 저장소는 상기 중개에 대한 결제를 상기 컨슈머에게 요청하고, 상기 중개에 상응하여 상기 에너지 그리드 사용 수수료를 상기 전력 회사에 정산하고, 상기 중개에 따른 판매 요금을 상기 프로슈머에게 정산할 수 있다. The virtual power storage may request payment for the brokerage from the consumer, settle the energy grid usage fee to the power company corresponding to the brokerage, and settle sales charges according to the brokerage to the prosumer.
상기 에너지 거래 제약 조건은, 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크고, 상기 컨슈머의 전력 구매 편익이 상기 전력 회사로부터의 구매 편익보다 상기 프로슈머로부터의 구매 편익이 더 크되, 상기 잉여 전력의 판매 가격은 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하여 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 상기 컨슈머의 전력 구매 편익보다 높게 설정하는 조건이다. The energy transaction constraint condition is that the prosumer's power sale benefit is greater than the power offset benefit, the consumer's power purchase benefit is greater than the purchase benefit from the electric power company, and the sale of surplus power The price is a condition in which the prosumer's electricity sales benefit is set higher than the consumer's electricity purchase benefit in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy production facilities.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 적어도 하나의 프로슈머와 적어도 하나의 컨슈머의 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 구축하는 네트워크 관리부; 및 상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장하고, 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 잉여 전력의 판매를 중개하는 전력 거래부를 포함하되, 상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하여 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는 것을 특징으로 하는 가상 전력 저장소가 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a network management unit for constructing a virtual power grid, which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by utilizing an energy grid established by a power company; and a power trading unit that receives and temporarily stores surplus power from the prosumer through the virtual power grid, and mediates sales of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to a consumer that satisfies an energy transaction constraint condition. The temporary storage of power includes the prosumer sending the surplus power back to the energy grid by utilizing the energy grid as a virtual energy storage device, but not selling the surplus power to the power company Virtual power, characterized in that Storage may be provided.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 스마트 에너지 거래 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, a smart energy trading method is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 적어도 하나의 프로슈머와 적어도 하나의 컨슈머의 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 구축하는 단계; (b) 상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장하는 단계; 및 (c) 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 잉여 전력의 판매를 중개하는 단계를 포함하되, 상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하여 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, (a) constructing a virtual power grid, which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by utilizing an energy grid established by a power company; (b) receiving and temporarily storing surplus power from the prosumer through the virtual power grid; and (c) intermediating the sale of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to a consumer that satisfies an energy transaction constraint condition, wherein the temporary storage of the surplus power is performed using the energy grid as a virtual energy storage device. A smart energy transaction method may be provided, wherein the prosumer sends the surplus power back to the energy grid, but does not sell the surplus power to the power company.
상기 (c) 단계는, 상기 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 전력만큼의 전력 사용 권한을 부여하되, 상기 전력 사용 권한을 부여받는 컨슈머는 상기 임시 저장된 전력만큼의 전력을 상기 에너지 그리드를 통해 사용할 수 있다. In the step (c), a consumer who satisfies the energy transaction constraints is granted the right to use power as much as the temporarily stored power through the virtual power grid, and the consumer who is granted the right to use power uses as much as the temporarily stored power. Power is available through the energy grid.
상기 중개에 대한 결제를 상기 컨슈머에게 요청하고, 상기 중개에 상응하여 상기 에너지 그리드 사용 수수료를 상기 전력 회사에 정산하고, 상기 중개에 따른 판매 요금을 상기 프로슈머에게 정산하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include requesting payment for the brokerage from the consumer, settling the energy grid usage fee to the electric power company corresponding to the brokerage, and settling sales charges according to the brokerage to the prosumer.
상기 에너지 거래 제약 조건은, 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크고, 상기 컨슈머의 전력 구매 편익이 상기 전력 회사의 구매 편액보다 상기 프로슈머의 구매 편익이 더 크되, 상기 잉여 전력의 판매 가격은 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하여 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 상기 컨슈머의 전력 구매 편익보다 높게 설정될 수 있다. The energy transaction constraint condition is that the prosumer's power sale benefit is greater than the power offset benefit, the consumer's power purchase benefit is greater than the electric power company's purchase price, and the surplus power sales price is The prosumer's power sales benefit may be set higher than the consumer's power purchase benefit in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy production facilities.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 에너지 거래 시스템 및 방법을 제공함으로써, 에너지 저장 장치(ESS) 및 독립 그리드를 구성하지 않고 기준 전력 인프라를 이용한 가상 전력 저장소(VPB: virtual power bank)를 기반으로 전력을 거래하여 가까운 이웃 뿐만 아니라 먼 거리의 프로슈머와도 거래가 가능케할 수 있는 이점이 있다.. By providing a smart energy trading system and method according to an embodiment of the present invention, power based on a virtual power bank (VPB) using a reference power infrastructure without configuring an energy storage device (ESS) and an independent grid. It has the advantage of enabling trading not only with close neighbors but also with distant prosumers.
또한, 본 발명은 에너지 저장 장치 및 독립 그리드 구축 비용이 필요치 않아 비용 효율적인 이점도 있다. In addition, the present invention has a cost-effective advantage because it does not require the cost of building an energy storage device and an independent grid.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 에너지 거래 시스템의 구성을 도시한 도면. 1 is a diagram showing the configuration of a smart energy trading system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉여 전력 거래 모델을 설명하기 위해 도시한 도면. 2 is a diagram for explaining a surplus power trading model according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소를 이용한 스마트 에너지 거래 방법을 나타낸 흐름도. 3 is a flowchart illustrating a smart energy trading method using a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소를 기반으로 P2P 기반 에너지 거래를 도시한 도면. 4 is a diagram illustrating P2P-based energy trading based on virtual power storage according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.5 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a virtual power storage according to an embodiment of the present invention;
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Singular expressions used herein include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some of the steps It should be construed that it may not be included, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 에너지 거래 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing the configuration of a smart energy trading system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 에너지 거래 시스템(100)은 가상 전력 저장소(110), 적어도 하나의 프로슈머(120) 및 적어도 하나의 컨슈머(130)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1 , a smart energy trading system 100 according to an embodiment of the present invention includes a virtual power storage 110, at least one prosumer 120, and at least one consumer 130.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 프로슈머(120)와 적어도 하나의 컨슈머(130)는 전력 회사(예를 들어, 한전)와 에너지 그리드가 구축되어 있는 것을 가정하기로 한다. According to an embodiment of the present invention, it is assumed that at least one prosumer 120 and at least one consumer 130 have an energy grid established with a power company (eg, KEPCO).
본 발명의 일 실시예에서는 전력 회사(예를 들어, 한전)에 의해 사전 구축된 에너지 그리드를 활용하여 가상 전력망(140)을 별도로 형성할 수 있다. 여기서, 가상 전력망은 실제 전력망은 아니며, 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인으로 이해되어야 할 것이다. 즉, 이하에서 에너지 그리드는 전력 회사에 의해 구축된 실제 에너지(전력)이 이동되는 실제 연결 체인이며, 가상 전력망은 에너지 거래를 위한 데이터 이동을 위한 가상 연결 체인으로 이해되어야 할 것이다. In an embodiment of the present invention, the virtual power grid 140 may be separately formed by utilizing an energy grid pre-constructed by a power company (eg, KEPCO). Here, the virtual power grid is not a real power grid, but should be understood as a virtual connection chain for energy transaction. That is, hereinafter, an energy grid is an actual connection chain through which real energy (power) built by a power company is transferred, and a virtual power grid is understood as a virtual connection chain for data transfer for energy transaction.
또한, 도 1에서 보여지는 바와 같이, 가상 전력망(140)은 프로슈머(120)와 컨슈머(130) 이외에도 전력 회사와도 가상 연결 체인이 형성될 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에서는 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드 자체를 가상의 에너지 저장 장치(ESS) 개념으로 활용할 수 있다. 즉, 가상 전력망(140)은 도 1에서 보여지는 바와 같이, 가상 전력 저장소(110), 복수의 프로슈머(120) 및 복수의 컨슈머(130)간 에너지 거래에 따른 데이터들이 송수신될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력망은 단독으로 구성되지 않으며, 기존 한전 그리드망을 이용하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1 , the virtual power grid 140 may form a virtual connection chain with electric power companies in addition to the prosumer 120 and the consumer 130 . For this reason, in one embodiment of the present invention, the energy grid itself established by the electric power company can be utilized as a concept of a virtual energy storage system (ESS). That is, as shown in FIG. 1 , the virtual power grid 140 may transmit/receive data according to energy transactions between the virtual power storage 110 , the plurality of prosumers 120 , and the plurality of consumers 130 . The virtual power grid according to an embodiment of the present invention is not configured independently, but may be configured using the existing KEPCO grid network.
가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망(140)을 기반으로 분산 에너지 IoT를 통해 각 프로슈머(120)의 실시간 에너지 데이터를 수집할 수 있다. 분산 에너지 IoT는 각 신재생 플랫폼(태양광 패널)에 설치되며, 분산된 재생 에너지에 대한 데이터를 수집하는 IoT 기기일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 프로슈머(120)가 구축한 신재생 에너지 생산 설비(플랫폼, 즉, 태양광 발전 설비)에 분산 에너지 IoT가 설치되며, 각 분산형 태양광 패널에서 수집된 전력 센서 정보를 통해 충전 상태, 방전 상태 등의 데이터를 수집하고, 이러한 에너지 데이터를 기반으로 하는 지능형 데이터 분석 알고리즘을 통해 지능형 서비스를 제공할 수 있다. The virtual power storage 110 may collect real-time energy data of each prosumer 120 through distributed energy IoT based on the virtual power grid 140 . Distributed energy IoT can be an IoT device that is installed on each renewable platform (solar panel) and collects data on distributed renewable energy. That is, according to an embodiment of the present invention, distributed energy IoT is installed in new and renewable energy production facilities (platforms, that is, photovoltaic power generation facilities) built by each prosumer 120, and collected from each distributed solar panel. Data such as charging status and discharging status can be collected through the stored power sensor information, and intelligent services can be provided through intelligent data analysis algorithms based on these energy data.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)는 에너지 그리드를 기반으로 에너지 거래를 위한 전력을 임시 저장하기 위한 수단이다. 이러한 가상 전력 저장소(110)는 전력 회사와 전력 중개 서버를 포함하여 구성될 수 있다. The virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention is a means for temporarily storing power for energy transaction based on an energy grid. The virtual power storage 110 may include a power company and a power mediation server.
가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망(140)을 기반으로 에너지 데이터를 수집하고, 이를 기초로 프로슈머(120)와 컨슈머(130)간의 에너지 거래를 중개할 수 있다. 에너지 거래를 중개함에 있어, 가상 전력 저장소(110)는 에너지 거래 제약 조건을 만족하도록 프로슈머(120)와 컨슈머(130)간의 에너지 거래를 중개할 수 있다. The virtual power storage 110 may collect energy data based on the virtual power grid 140 and may mediate energy transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the collected energy data. In mediating the energy transaction, the virtual power storage 110 may mediate the energy transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 so as to satisfy energy transaction constraints.
여기서, 에너지 거래 제약 조건은 프로슈머 조건과 컨슈머 조건을 포함할 수 있다. Here, the energy transaction constraints may include prosumer conditions and consumer conditions.
프로슈머 조건은 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 커야 한다는 조건이며, 이는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The prosumer condition is a condition that the power sales benefit must be greater than the power offset benefit, which can be expressed as in Equation 1.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000001
Figure PCTKR2022002803-appb-M000001
여기서,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000001
은 전력 상계 편익을 나타내고,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000002
는 전력 판매 편익을 나타낸다. 프로슈머의 전력 판매 편익은 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용이 고려될 수 있다. 즉, 프로슈머(120) 중 일부는 신재생 에너지 생산 설비를 갖추고 있을 수 있으며, 일부는 신재생 에너지 생산 설비를 갖추지 않을 수 있다. 또한, 신재생 에너지 생산 설비 유형에 따라 회수 비용이 상이해질 수 있으며, 이들에게 인센티브를 지급하기 위해 신재생 에너지 생산 설비의 회수 비용을 고려하여 각 프로슈머의 전력 판매 편익(비용)을 계산할 수 있다.
here,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000001
represents the power offset benefit,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000002
represents the electricity sales benefit. The prosumer's benefit from selling electricity can be considered the recovery cost of the prosumer who installed renewable energy production facilities. That is, some of the prosumers 120 may be equipped with renewable energy production facilities, and some may not be equipped with renewable energy production facilities. In addition, the recovery cost may be different depending on the type of renewable energy production facility, and in order to provide an incentive to them, the electricity sales benefit (cost) of each prosumer may be calculated in consideration of the recovery cost of the renewable energy production facility.
컨슈머 조건은 프로슈머로부터 전력을 구매했을 때의 편익(비용)이 전량을 전력 회사(예를 들어, 한전)로부터 구매했을 때보다 커야 한다는 것이며, 이는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. The consumer condition is that the benefit (cost) of purchasing power from a prosumer must be greater than that of purchasing the entire amount from a power company (eg, KEPCO), which can be expressed as in Equation 2.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000002
Figure PCTKR2022002803-appb-M000002
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 전력 거래 가격을 결정하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. For convenience of understanding and explanation, a method of determining a power transaction price will be described in more detail.
전력 상계 편익은 프로슈머가 잉여 전력을 전력 회사의 에너지 그리드로 상계 거래할 때 프로슈머 측의 편익(비용)을 나타낸다. 전력 상계 편익(비용)은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 프로슈머의 전력 상계 편익은 자신이 소비한 총 전력량(
Figure PCTKR2022002803-appb-I000003
)의 요금에서 태양광으로부터 생산된 전력의 잉여 전력을 상계하여 지불한 총 전력을 빼면 상계 편익이 된다.
The power offset benefit represents the prosumer's benefit (cost) when the prosumer offsets the surplus power to the energy grid of the power company. The power offset benefit (cost) can be expressed as Equation 3. In other words, the prosumer's power offset benefit is the total amount of power consumed (
Figure PCTKR2022002803-appb-I000003
), the netting benefit is obtained by subtracting the total power paid by offsetting the surplus power generated from solar power.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000003
Figure PCTKR2022002803-appb-M000003
여기서,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000004
는 전력 상계 편익을 나타내며,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000005
는 프로슈머가 소비한 전체 전력량을 나타내고,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000006
는 에너지 그리드로부터 받은 전력량을 나타내며,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000007
는 프로슈머가 자가소비한 전력량을 나타내고, Y는 프로슈머가 생산한 전체 전력량(즉, 태양광으로 생산한 총 전력량)을 나타내며, C()는 사용량에 대해 전력 회사(한국전력)에 지불하는 요금을 나타낸다.
here,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000004
represents the power offset benefit,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000005
represents the total amount of power consumed by the prosumer,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000006
represents the amount of power received from the energy grid,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000007
represents the amount of electricity consumed by the prosumer, Y represents the total amount of electricity produced by the prosumer (i.e., total amount of electricity generated by sunlight), and C() represents the amount paid to the power company (KEPCO) for the amount used. indicate
전력 판매 편익은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. The power sales benefit can be expressed as Equation 4.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000004
Figure PCTKR2022002803-appb-M000004
프로슈머의 전력 판매 편익은 프로슈머가 소비하는 전체 전력에 대한 전기세에서 기존 그리드(즉, 한전의 에너지 그리드)로부터 받은 전기세를 제외하고, 전기를 생산하고 남은 잉여 전력(
Figure PCTKR2022002803-appb-I000008
)에 대한 판매 가격을 합치면 전력 판매에 대한 편익이 된다.
The prosumer's electricity sales benefit is the electricity bill for the total electricity consumed by the prosumer, minus the electricity bill received from the existing grid (ie, KEPCO's energy grid), and the surplus electricity remaining after generating electricity (
Figure PCTKR2022002803-appb-I000008
) adds up the sales price for electricity sales.
프로슈머 측면에서의 가격은 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크도록 결정되며, 이를 수학식으로 나타내면 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. The price from the prosumer side is determined so that the electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit, and this can be expressed as Equation 5.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000005
Figure PCTKR2022002803-appb-M000005
따라서, 수학식 5는 수학식 6과 같이 가격P에 대해 정리될 수 있다. 즉, 소비한 전체 전력량(
Figure PCTKR2022002803-appb-I000009
)에 대한 요금에서 태양광 발전에서 생산된 잉여 전력 중 에너지 그리드로 지불한 전력 요금을 빼면 전력 상계 편익이 구해진다. 따라서, 프로슈머 시장에서 거래되는 전력 가격은 수학식 6과 같이 정리될 수 있다.
Therefore, Equation 5 can be arranged for price P as in Equation 6. That is, the total amount of power consumed (
Figure PCTKR2022002803-appb-I000009
), the power offset benefit is obtained by subtracting the electricity fee paid to the energy grid out of the surplus electricity generated from solar power generation. Therefore, the electricity price traded in the prosumer market can be summarized as in Equation 6.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000006
Figure PCTKR2022002803-appb-M000006
프로슈머 측면에서의 전력 가격은 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크도록 수학식 6와 같이 결정될 수 있다. The electricity price in terms of the prosumer may be determined as shown in Equation 6 so that the electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로슈머 측면에서 전력 가격을 결정함에 있어, 신재생 에너지 발전 설비(즉, 태양광 설비)를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하여 결정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in determining the electricity price from the prosumer side, it may be determined in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy generation facilities (ie, photovoltaic facilities).
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 거래비율지수(
Figure PCTKR2022002803-appb-I000010
)을 더 고려하여 전력 판매 가격이 결정될 수 있다. 거래비율지수(
Figure PCTKR2022002803-appb-I000011
)는 신재생 에너지 생산 설비(즉, 태양광 패널)을 설치한 프로슈머에게 설치비용 회수를 위해 설정한 것으로 태양광을 설치하지 않은 소비자보다 일정 비율 이상의 판매가를 곱하여 설치비용 회수 기간을 단축시키도록 하기 위함이다.
To this end, in one embodiment of the present invention, the transaction ratio index (
Figure PCTKR2022002803-appb-I000010
) may be further considered to determine the electricity sales price. Transaction Ratio Index (
Figure PCTKR2022002803-appb-I000011
) is set to recover installation costs for prosumers who have installed renewable energy production facilities (i.e., solar panels), and to shorten the installation cost recovery period by multiplying the sales price by a certain percentage or higher than consumers who have not installed solar power. It is for
이를 수학식으로 나타내면, 수학식 7과 같다. If this is expressed as an equation, it is equivalent to Equation 7.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000007
Figure PCTKR2022002803-appb-M000007
따라서, 프로슈머 측면에서의 전력 판매 가격은 수학식 7과 같이 결정될 수 있다. Therefore, the electricity sales price from the prosumer side can be determined as shown in Equation 7.
컨슈머 측면에서의 가격에 대해 설명하기로 한다. We will explain the price from the consumer's point of view.
컨슈머의 전력 구매 요금은 수학식 8과 같이 도출될 수 있다. The consumer's power purchase fee can be derived as shown in Equation 8.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000008
Figure PCTKR2022002803-appb-M000008
컨슈머가 전력 거래 및 전기세로 지불하는 비용은 수학식 9와 같이 계산될 수 있다. The cost paid by the consumer for power transaction and electricity bill can be calculated as shown in Equation 9.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000009
Figure PCTKR2022002803-appb-M000009
컨슈머 측면에서는 수학식 9과 같이 도출되는 전력 구매 편익이 기존 전력 회사(한전)로부터 전량을 구매하여 이용하는 편익보다 커야 한다. From the consumer's point of view, the benefit of purchasing power derived from Equation 9 must be greater than the benefit of purchasing and using the entire amount from the existing power company (KEPCO).
따라서, 이를 수학식으로 나타내면, 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, when expressed as an equation, it can be expressed as Equation 10.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000010
Figure PCTKR2022002803-appb-M000010
여기서,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000012
는 구매자가 사용한 전체 전력량을 나타내고, Z는 구매한 전력량을 나타낸다. 따라서, 컨슈머 측면에서는 가상 전력 저장소(110)를 통한 전력 구매 편익(비용)이 전력 회사(한전)의 전력 구매 편익(비용)보다 작아야 한다.
here,
Figure PCTKR2022002803-appb-I000012
represents the total amount of electricity used by the purchaser, and Z represents the amount of electricity purchased. Therefore, from the consumer's point of view, the benefit (cost) of purchasing power through the virtual power storage 110 should be smaller than the benefit (cost) of purchasing electricity from the electric power company (KEPCO).
수학식 10은 수학식 11과 같이 정리될 수 있다. Equation 10 can be rearranged as Equation 11.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000011
Figure PCTKR2022002803-appb-M000011
수학식 7 및 수학식 11에 의해 전력 거래 가격(P)는 수학식 12와 같은 전력 거래 가격 범위 내에서 결정될 수 있다. According to Equations 7 and 11, the power transaction price P may be determined within the power transaction price range shown in Equation 12.
Figure PCTKR2022002803-appb-M000012
Figure PCTKR2022002803-appb-M000012
전력 거래 가격 범위 내에서 전력 거래 가격을 결정함에 있어, 본 발명의 일 실시예에서는 잉여 전력 판매로 인한 상기 프로슈머의 이익이 잉여 전력 구매로 인한 컨슈머의 이익보다 크도록 거래이익지수를 더 고려하여 전력 거래 가격을 결정할 수 있다. 이하에서 별도의 설명이 없더라도 가상 전력 저장소(110)는 상술한 전력 거래 가격에 기초하여 프로슈머(120)와 컨슈머(130)간의 전력 거래를 중개하는 것으로 이해되어야 할 것이다. In determining the power transaction price within the power transaction price range, in an embodiment of the present invention, the transaction profit index is further considered so that the profit of the prosumer due to the sale of surplus electricity is greater than the profit of the consumer due to the purchase of surplus electricity. You can determine the transaction price. Even if there is no separate description below, it should be understood that the virtual power storage 110 mediates the power transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the aforementioned power transaction price.
가상 전력 저장소(110)를 기반으로 프로슈머(120)와 컨슈머(130)간의 전력 거래를 중개하는 방법에 대해서는 하기에서 도 2에서 보다 상세히 설명하기로 한다. A method of mediating power transaction between the prosumer 120 and the consumer 130 based on the virtual power storage 110 will be described in detail with reference to FIG. 2 below.
복수의 프로슈머(120)는 소규모 전력 생산자이자, 전력 판매자일 수 있다. 복수의 프로슈머(120) 중 일부는 신재생 에너지 생산 설비(예를 들어, 태양광 패널 등)를 구축한 소규모 전력 생산자일 수 있다. 물론, 복수의 프로슈머(120) 중 일부는 신재생 에너지 생산 설비를 구축하지 않은 전력 판매자일 수도 있다. The plurality of prosumers 120 may be small-scale power producers and power sellers. Some of the plurality of prosumers 120 may be small-scale power producers who have built renewable energy production facilities (eg, solar panels, etc.). Of course, some of the plurality of prosumers 120 may be electricity sellers who have not built renewable energy production facilities.
신재생 에너지 생산 설비를 갖는 복수의 프로슈머는 해당 신재생 에너지 생산 설비를 이용하여 에너지(전력)을 생산하고, 이를 소비하며 남은 잉여 전력을 판매할 수 있다. A plurality of prosumers having renewable energy production facilities may produce energy (power) using the corresponding renewable energy production facilities, consume it, and sell surplus power remaining.
다만, 복수의 프로슈머(120)는 해당 잉여 전력을 전력 회사(예를 들어, 한전)로 상계 거래(Net metering)하는 것이 아니라, 가상 전력망을 통해 가상 전력 저장소(110)에 임시 저장할 수 있다. 즉, 복수의 프로슈머(120)는 전력 회사의 에너지 그리드로 잉여 전력을 역송하며, 가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망을 통해 역송된 잉여 전력을 임시 저장할 수 있다. However, the plurality of prosumers 120 may temporarily store the surplus power in the virtual power storage 110 through the virtual power grid, rather than net metering the surplus power to the power company (eg, KEPCO). That is, the plurality of prosumers 120 send surplus power back to the energy grid of the electric power company, and the virtual power storage 110 may temporarily store the surplus power sent back through the virtual power grid.
컨슈머(130)는 에너지를 구매하는 주체로, 일반 가정일 수도 있으며, 아파트, 공장 등일 수 있다. 컨슈머(130) 또한 분산 에너지 IoT 기반으로 에너지 소비 데이터를 가상 전력 저장소(110)로 전송할 수 있다. 컨슈머(130)의 분산 에너지 IoT 기기는 예를 들어, 스마트 미터기(AMI)일 수 있다. The consumer 130 is a subject that purchases energy, and may be a general household, an apartment building, or a factory. The consumer 130 may also transmit energy consumption data to the virtual power storage 110 based on the distributed energy IoT. The distributed energy IoT device of the consumer 130 may be, for example, a smart meter (AMI).
본 발명의 일 실시예에서는 로컬 그리드를 별도 구성하지 않고, 기존 한전 전력망을 이용하여 가상 전력망을 구축하고, 한전 전력망을 가상의 에너지 저장 장치로 활용하여 에너지 거래를 가능케 할 수 있다. 이에 대해서는 하기의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. In an embodiment of the present invention, a virtual power grid is constructed using the existing KEPCO power grid without separately configuring a local grid, and energy trading is possible by using the KEPCO power grid as a virtual energy storage device. This will be more clearly understood by the following description.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉여 전력 거래 모델을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 2 is a diagram for explaining a surplus power trading model according to an embodiment of the present invention.
코로나-19로 인해 최근에는 재택 근무자가 증가하고 있다. 신재생 에너지 생산 설비인 태양광 생산 설비는 대부분 공공 기관등의 건물에 설치되어 있다. 재택 근무자의 증가로 인해 공공기관의 에너지 소비는 줄어들고 있으며, 아파트 단지의 에너지 소비는 증가하고 있는 추세이다. Due to COVID-19, the number of people working from home is increasing recently. Photovoltaic production facilities, which are renewable energy production facilities, are mostly installed in buildings such as public institutions. Due to the increase in the number of telecommuters, energy consumption in public institutions is decreasing, and energy consumption in apartment complexes is increasing.
태양광 발전 설비(PV)는 대부분 낮시간인 9 ~ 18시에 가장 많은 에너지를 생산하고 있으며, 근무 시간에 생산되는 전력의 대부분은 손실되고 있다. 반면, 재택 근무의 증가로 인해 9 ~ 18시 사이의 아파트 단지의 전력 수요는 증가하고 있다. Photovoltaic power generation facilities (PV) produce the most energy during most of the daytime, from 9 to 18:00, and most of the power produced during working hours is lost. On the other hand, the demand for electricity in apartment complexes between 9 and 18 is increasing due to the increase in telecommuting.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)를 기반으로 프로슈머(120)의 잉여 전력을 임시 저장하고, 거리 제약 없이 전력 구매를 희망하는 컨슈머(130)에게 전력 거래를 중개함으로써 컨슈머(130)의 누진세로 인한 전력 사용 비용을 완화시킬 수 있는 이점이 있다. Therefore, by temporarily storing the surplus power of the prosumer 120 based on the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention and mediating power transaction to the consumer 130 wishing to purchase power without distance restrictions, the consumer There is an advantage of mitigating the power usage cost due to the progressive tax of (130).
또한, 아파트 단지 등에 자체 그리드를 구축할 필요가 없으며, 에너지 저장 장치를 별도로 구비할 필요가 없어 프로슈머와 컨슈머에게 모두 이득인 에너지 거래가 가능케 할 수 있는 이점이 있다. 이에 대해서는 하기의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. In addition, there is no need to build an independent grid in an apartment complex, etc., and there is no need to separately prepare an energy storage device, so there is an advantage that can enable energy trading that is beneficial to both prosumers and consumers. This will be more clearly understood by the following description.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소를 이용한 스마트 에너지 거래 방법을 나타낸 흐름도이다. 이미 전술한 바와 같이, 가상 전력 거래소는 기존 전력 회사의 에너지 그리드와 전력 거래를 중개하는 서버를 포함할 수 있다. 가상 전력 저장소(110)는 기존 전력 회사의 에너지 그리드를 기반으로 가상 전력망을 구축하고 있는 것을 가정하며, 가상 전력망은 전력 회사, 프로슈머, 컨슈머를 포함하도록 구축될 수 있다. 3 is a flowchart illustrating a smart energy trading method using a virtual power storage according to an embodiment of the present invention. As already described above, the virtual power exchange may include a server that brokers power transactions with an energy grid of an existing power company. The virtual power storage 110 assumes that a virtual power grid is constructed based on an energy grid of an existing power company, and the virtual power grid may be built to include power companies, prosumers, and consumers.
또한, 가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망을 기반으로 분산 에너지 IoT 기술에 기초하여 프로슈머 및 컨슈머의 에너지 관련 데이터를 수집하는 것을 가정하기로 한다. In addition, it is assumed that the virtual power storage 110 collects energy-related data of prosumers and consumers based on a distributed energy IoT technology based on a virtual power grid.
단계 310에서 가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망을 통해 프로슈머(P1)로부터 잉여 전력 판매 요청을 수신한다. In step 310, the virtual power storage 110 receives a request for selling surplus power from the prosumer P1 through the virtual power grid.
단계 315에서 가상 전력 저장소(110)는 가상 전력망을 통해 컨슈머(C1, C2)에게 전력 구매 여부 확인 요청을 전송한다. 여기서, 전력 구매 여부 확인 요청은 프로슈머(P1)에서 생산한 전력 중 일부(즉, 잉여 전력)의 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 전력 구매 여부 확인 요청은 가격 정보를 더 포함할 수도 있다. In step 315, the virtual power storage 110 transmits a power purchase confirmation request to the consumers C1 and C2 through the virtual power grid. Here, the power purchase confirmation request may include information about the amount of power of some (ie, surplus power) of the power generated by the prosumer P1. In addition, the request to confirm whether or not to purchase power may further include price information.
또한, 가상 전력 저장소(110)는 전력 구매 여부 확인 요청을 컨슈머로 전송함에 있어, 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 해당 전력 구매 여부 확인 요청을 전송할 수 있다. In addition, when the virtual power storage 110 transmits a request to confirm whether or not to purchase power to the consumer, the virtual power storage 110 may transmit the request to confirm whether to purchase or not to purchase power to the consumer that satisfies the energy transaction constraints.
즉, 에너지 거래 제약 조건은 프로슈머 측면에서는 이미 전술한 바와 같이, 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 커야 한다. 따라서, 가격이 전력 회사로의 전력 상계 편익보다 크도록 결정될 수 있다. That is, the energy transaction constraint condition is that, as already described above, from the prosumer side, the power sales benefit must be greater than the power offset benefit. Thus, the price can be determined to outweigh the netting benefit of electricity to the power company.
컨슈머 측면에서는 전력 구매 편익이 전력 회사로부터의 구매 편익보다 프로슈머로부터의 구매 편익이 더 커야 한다. From the consumer's point of view, the benefit of purchasing electricity from prosumers should be greater than the benefit of purchasing electricity from power companies.
이와 같이, 프로슈머 측면과 컨슈머 측면에서 각각 전력 판매 편익과 전력 구매 편익을 고려함에 있어, 전력 판매 편익이 전력 구매 편익보다 크도록 가격이 결정될 수도 있다. 이는 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하기 위한 것이다. In this way, in considering the electricity sale benefit and the electricity purchase benefit, respectively, from the prosumer side and the consumer side, the price may be determined so that the power sale benefit is greater than the power purchase benefit. This is to consider the recovery cost of prosumers who have installed renewable energy production facilities.
따라서, 가상 전력 저장소(110)는 수집된 에너지 관련 데이터를 기반으로 에너지 소비가 많은 컨슈머를 대상으로 전력 구매 여부 확인 요청을 전송할 수도 있다. 이때, 가상 전력 저장소(110)는 누진세를 고려하여 누진세가 적용되는 컨슈머를 대상으로 전력 구매 여부 확인 요청을 전송할 수도 있다. Accordingly, the virtual power storage 110 may transmit a request to confirm whether or not to purchase power to a consumer who consumes a lot of energy based on the collected energy-related data. At this time, the virtual power storage 110 may transmit a request to confirm whether or not to purchase power to consumers to whom the progressive tax is applied in consideration of the progressive tax.
단계 320에서 가상 전력 저장소(110)는 컨슈머(C1)의 구매 결정을 수신한다. In step 320, the virtual power store 110 receives the purchase decision of the consumer C1.
단계 325에서 가상 전력 저장소(110)는 컨슈머(C1)의 구매 결정에 상응하여 프로슈머(P1)와 컨슈머(C1)간의 전력 거래를 위한 거래 세션을 개설하여 구성한다. In step 325, the virtual power storage 110 establishes and configures a transaction session for power transaction between the prosumer P1 and the consumer C1 in response to the purchase decision of the consumer C1.
단계 330에서 가상 전력 저장소(110)는 거래 세션 구성에 따라 프로슈머(P1)로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장한다. In step 330, the virtual power storage 110 receives surplus power from the prosumer P1 according to the transaction session configuration and temporarily stores it.
가상 전력 저장소(110)는 전술한 바와 같이, 전력 회사(한전)와 연동될 수 있다. 즉, 가상 전력 저장소(110)는 전력 회사의 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용할 수 있다. 따라서, 가상 전력 저장소(110)가 잉여 전달을 전달받아 임시 저장한다는 의미는, 프로슈머(120)의 측면에서는 전력 회사의 에너지 그리드로 잉여 전력을 역송하나, 역송된 잉여 전력을 전력 회사에 판매하는 것은 아니다. As described above, the virtual power storage 110 may be linked with a power company (KEPCO). That is, the virtual power storage 110 may utilize an energy grid of a power company as a virtual energy storage device. Therefore, the meaning that the virtual power storage 110 receives the surplus transmission and temporarily stores it means that the prosumer 120 sends the surplus power back to the energy grid of the power company, but selling the surplus power back to the power company no.
가상 전력 저장소(110)의 측면에서는 전력 회사의 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하는 것이므로, 프로슈머(120)에 의해 역송된 잉여 전력이 에너지 그리드에 임시 저장시킨 것일 수 있다. In terms of the virtual power storage 110, since the energy grid of the electric power company is used as a virtual energy storage device, surplus power returned by the prosumer 120 may be temporarily stored in the energy grid.
단계 335에서 가상 전력 저장소(110)는 임시 저장된 잉여 전력만큼의 전력 사용 권한을 구매 결정한 컨슈머에게 부여한다. In step 335, the virtual power storage 110 grants the consumer the right to use power as much as the temporarily stored surplus power.
단계 340에서 컨슈머(130)는 전력 사용 권한에 따라 역송된 잉여 전력만큼의 전력을 에너지 그리드로부터 사용한다. In step 340, the consumer 130 uses power as much as the surplus power returned from the energy grid according to the power usage authority.
단계 345에서 가상 전력 저장소(110)는 전력 거래에 상응하여 컨슈머(C1)와 결제를 수행하고, 잉여 전력 거래에 따른 정산을 수행한다.In step 345, the virtual power storage 110 performs payment with the consumer C1 corresponding to the power transaction and performs settlement according to the surplus power transaction.
가상 전력 저장소(110)는 프로슈머(P1)의 잉여 전력을 당해 가상 전력 저장소에 임시 저장한 후 전력 거래를 중개하여 컨슈머에게 판매하고, 이에 따른 비용을 결제할 수 있다. 이어, 컨슈머의 비용 결제에 따라 가상 전력 저장소(110)는 전력 회사의 에너지 그리드 사용에 따른 수수료를 지급하고, 전력 판매에 따른 판매 금액을 프로슈머(P1)에게 전달한다. The virtual power storage 110 temporarily stores the surplus power of the prosumer P1 in the corresponding virtual power storage, and then sells the power to the consumer by mediating the power transaction, and may pay the corresponding cost. Then, according to the consumer's payment, the virtual power storage 110 pays a fee for the power company's use of the energy grid, and transfers the sales amount according to the electricity sale to the prosumer P1.
다시 정리하면, 가상 전력 저장소(110)는 잉여 전력을 가진 프로슈머가 에너지 그리드를 통해 잉여 전력을 역송하면, 해당 잉여 전력만큼의 전력 사용 권한을 1차적으로 부여받고, 해당 전력 사용 권한을 잉여 전력을 구매한 컨슈머에게 다시 부여할 수 있다. In other words, when a prosumer having surplus power sends the surplus power back through the energy grid, the virtual power storage 110 is primarily granted the right to use power equal to the surplus power, and the right to use the power is transferred to the surplus power. It can be given back to the consumer who purchased it.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)는 전력 회사의 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용할 수 있다. To this end, the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention may utilize an energy grid of a power company as a virtual energy storage device.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소를 기반으로 P2P 기반 에너지 거래를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating P2P-based energy transaction based on a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
도 4에서 보여지는 바와 같이, 가상 전력 저장소(110)가 기존의 전력 회사의 에너지 그리드를 활용하여 가상 전력망을 구축하고, 가상 전력망을 통해 분산 에너지 IoT 기기들을 이용하여 프로슈머와 컨슈머의 에너지 관련 데이터를 수집하여 관리함에 따라 로컬 그리드를 별도 구성하지 않고 자체 에너지 저장 장치를 구비하지 않으며 지역에 상관 없이 프로슈머와 컨슈머간의 전력 거래를 가능케 할 수 있는 이점이 있다. As shown in FIG. 4, the virtual power storage 110 builds a virtual power grid by utilizing the energy grid of an existing electric power company, and stores prosumer and consumer energy-related data using distributed energy IoT devices through the virtual power grid. As it is collected and managed, there is an advantage in that it does not separately configure a local grid and does not have its own energy storage device, and enables electricity trading between prosumers and consumers regardless of region.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)는 전력 회사의 에너지 그리드와 연동되며, 가상 전력 발전소를 포함하는 개념이다. 또한, 가상 전력 저장소(110)는 이미 전술한 바와 같이, 전력 회사의 에너지 그리드를 이용하여 프로슈머와 컨슈머를 포함하는 가상 전력망을 구축할 수 있다. The virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention is linked to an energy grid of a power company and includes a virtual power plant. Also, as described above, the virtual power storage 110 may build a virtual power grid including prosumers and consumers using the energy grid of the power company.
이러한, 전력 회사의 에너지 그리드와 가상 전력 발전소의 개념을 포함하는 가상 전력 저장소(110)는 잉여 전력을 가진 프로슈머와 컨슈머간의 전력 거래를 중개하기 위한 중개 서버를 또한 포함할 수 있다. 본 명세서에서 가상 전력 저장소(110)는 실제로 전력을 저장하는 저장소가 아니라 전력 회사의 에너지 그리드와 연동되되, 해당 전력 회사의 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하는 전력 중개 서버로 이해되어야 할 것이다. The virtual power storage 110 including the energy grid of the electric power company and the concept of the virtual power plant may also include a mediation server for mediating power transactions between prosumers having surplus power and consumers. In this specification, the virtual power storage 110 should be understood as not a storage that actually stores power, but a power mediation server that interworks with the energy grid of the power company and utilizes the energy grid of the power company as a virtual energy storage device. .
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)는 통신부(510), 네트워크 관리부(520), 데이터 수집부(530), 전력 거래부(540), 메모리(550) 및 프로세서(560)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 5 , the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention includes a communication unit 510, a network management unit 520, a data collection unit 530, a power trading unit 540, and a memory 550. and a processor 560.
통신부(510)는 통신망을 통해 다른 장치들(예를 들어, 프로슈머(120), 컨슈머(130), 전력 회사 등)과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다. 본 명세서에서 프로슈머(120), 컨슈머(130), 전력 회사는 각각 프로슈머 단말(장치), 컨슈머 단말(장치), 전력 회사 단말(장치) 등으로 이해되어야 할 것이다. 즉, 통신 회선을 통해 데이터 송수신이 가능한 장치로 확장 해석되어야 할 것이다. The communication unit 510 is a means for transmitting and receiving data with other devices (eg, prosumer 120, consumer 130, power company, etc.) through a communication network. In this specification, the prosumer 120, the consumer 130, and the power company should be understood as a prosumer terminal (device), a consumer terminal (device), and a power company terminal (device), respectively. That is, it should be extended and interpreted as a device capable of transmitting and receiving data through a communication line.
네트워크 관리부(520)는 전력 회사의 에너지 그리드를 기반으로 가상 전력망을 구축/관리하기 위한 수단이다. 네트워크 관리부(520)는 전력 회사(한전)의 에너지 그리드를 기반으로 프로슈머(120)와 컨슈머(130)를 포함하는 가상 전력망을 구축할 수 있다. 이러한 가상 전력망은 전술한 바와 같이, 전력 회사를 포함할 수 있다. The network management unit 520 is a means for constructing/managing a virtual power grid based on an energy grid of a power company. The network management unit 520 may build a virtual power grid including the prosumer 120 and the consumer 130 based on the energy grid of the electric power company (KEPCO). Such a virtual power grid may include a power company, as described above.
데이터 수집부(530)는 가상 전력망을 통해 프로슈머(120)와 컨슈머(130) 각각으로부터 에너지 관련 데이터를 수집하기 위한 수단이다. The data collector 530 is a means for collecting energy-related data from each of the prosumer 120 and the consumer 130 through the virtual power grid.
예를 들어, 데이터 수집부(530)는 프로슈머(120)의 에너지 관련 데이터를 수집하여 프로슈머(120)의 잉여 전력을 모니터링할 수 있다. 또한, 데이터 수집부(530)는 컨슈머(130)의 데이터 소비 데이터를 획득할 수도 있다. For example, the data collection unit 530 may monitor surplus power of the prosumer 120 by collecting energy-related data of the prosumer 120 . Also, the data collection unit 530 may obtain data consumption data of the consumer 130 .
전력 거래부(540)는 가상 전력망을 통해 잉여 전력을 가진 프로슈머와 전력 구매를 희망하는 컨슈머(130)간의 거래 세션을 연결하여 전력 거래를 중개하기 위한 수단이다. The power trading unit 540 is a means for mediating power trading by connecting a trading session between a prosumer having surplus power and a consumer 130 wishing to purchase power through a virtual power grid.
예를 들어, 전력 거래부(540)는 가상 전력망을 통해 프로슈머(120)로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장할 수 있다. 즉, 프로슈머(120)는 잉여 전력을 가상 전력 저장소(110)에 임시 저장됨에 따라 전력 회사의 에너지 그리드를 통해 잉여 전력을 역송할 수 있다. 이때, 프로슈머(120)에 의한 전력 회사의 에너지 그리드로의 잉여 전력 역송은 전력 회사로 에너지를 판매하는 것을 의미하지는 않는다. For example, the power trading unit 540 may receive and temporarily store surplus power from the prosumer 120 through a virtual power grid. That is, as the surplus power is temporarily stored in the virtual power storage 110 , the prosumer 120 may send the surplus power back through the energy grid of the power company. At this time, the transfer of surplus power back to the power company's energy grid by the prosumer 120 does not mean that the energy is sold to the power company.
전력 거래부(540)는 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머로 임시 저장된 잉여 전력만큼의 전력량에 대한 전력 사용 권한을 부여할 수 있다. 따라서, 전력 사용 권한을 부여받은 컨슈머는 해당 잉여 전력만큼의 전력을 에너지 그리드(전력 회사의 에너지 그리드)로부터 사용할 수 있다. The power trading unit 540 may grant power usage rights for the amount of power equivalent to the temporarily stored surplus power to a consumer that satisfies the energy transaction constraints. Accordingly, a consumer authorized to use power may use power as much as the corresponding surplus power from the energy grid (energy grid of the power company).
전력 거래부(540)는 해당 전력 사용 권한을 부여받는 컨슈머의 에너지 그리드로부터 전력 사용에 따라 전력 거래에 따른 비용 결제를 수행하고, 에너지 그리드 사용 수수료를 전력 회사에 지급하고, 전력 거래에 따른 판매 대금을 프로슈머에게 지급할 수 있다. The power trading unit 540 pays for power transaction costs according to the use of power from the energy grid of consumers who are authorized to use the power, pays the energy grid usage fee to the power company, and pays the sales price for the power transaction. can be paid to prosumers.
메모리(550)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소를 이용한 스마트 에너지 거래 방법을 수행하기 위해 필요한 프로그램 코드(명령어)를 저장하기 위한 수단이다. The memory 550 is a means for storing program codes (commands) required to perform a smart energy trading method using a virtual power storage according to an embodiment of the present invention.
프로세서(560)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 전력 저장소(110)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(510), 네트워크 관리부(520), 데이터 수집부(530), 전력 거래부(540), 메모리(550) 등)을 제어하기 위한 수단이다. The processor 560 includes internal components (eg, the communication unit 510, the network management unit 520, the data collection unit 530, and the power trading unit) of the virtual power storage 110 according to an embodiment of the present invention. 540, memory 550, etc.).
본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. Devices and methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in computer readable media. Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on a computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the art in the field of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - Includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at mainly by its embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 프로슈머; at least one prosumer;
    적어도 하나의 컨슈머; 및at least one consumer; and
    상기 프로슈머 및 상기 컨슈머와 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 형성하고, 상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머의 잉여 전력을 임시 저장한 후 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 잉여 전력의 판매를 중개하는 가상 전력 저장소를 포함하되, Form a virtual power grid, which is a virtual connection chain for energy transaction with the prosumer and the consumer, temporarily store surplus power of the prosumer through the virtual power grid, and then sell the surplus power to consumers who satisfy energy transaction constraints Including an intermediary virtual power store,
    상기 가상 전력망은 전력 회사와의 가상 연결 체인을 포함하며, 상기 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 구축되는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.The virtual power grid includes a virtual connection chain with a power company, and is built using an energy grid established by the power company.
  2. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 가상 전력 저장소는 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치(ESS)로 활용하되, 상기 가상 전력망을 통해 상기 잉여 전력을 임시 저장하되,The virtual power storage utilizes the energy grid as a virtual energy storage device (ESS), and temporarily stores the surplus power through the virtual power grid,
    상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.The temporary storage of the surplus power includes the prosumer sending the surplus power back to the energy grid, but not selling the surplus power to the power company.
  3. 제2 항에 있어서, According to claim 2,
    상기 가상 전력 저장소는 상기 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 임시 저장된 잉여 전력만큼의 전력 사용 권한을 부여하되, The virtual power storage grants a consumer who satisfies the energy transaction constraint condition the right to use power equal to the temporarily stored surplus power,
    상기 전력 사용 권한을 부여받은 컨슈머는 상기 부여된 전력 사용 권한에 기초하여 상기 에너지 그리드로부터 상기 잉여 전력만큼의 전력을 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.The smart energy trading system, characterized in that the consumer who has been granted the right to use power uses power as much as the surplus power from the energy grid based on the right to use the power.
  4. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 가상 전력 저장소는 The virtual power storage is
    상기 중개에 대한 결제를 상기 컨슈머에게 요청하고, 상기 중개에 상응하여 상기 에너지 그리드 사용 수수료를 상기 전력 회사에 정산하고, 상기 중개에 따른 판매 요금을 상기 프로슈머에게 정산하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.A smart energy trading system characterized by requesting payment for the brokerage from the consumer, settling the energy grid usage fee to the power company in accordance with the brokerage, and settling the sales fee according to the brokerage to the prosumer. .
  5. 제1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 에너지 거래 제약 조건은, The energy transaction constraints are,
    상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크고, The prosumer's electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit;
    상기 컨슈머의 전력 구매 편익이 상기 전력 회사로부터의 구매 편익보다 상기 프로슈머로부터의 구매 편익이 더 큰 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.The smart energy trading system, characterized in that the purchase benefit of the consumer from the prosumer is greater than the purchase benefit from the electric power company.
  6. 제5 항에 있어서, According to claim 5,
    상기 에너지 거래 제약 조건은 상기 잉여 전력의 판매 가격은 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하여 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 상기 컨슈머의 전력 구매 편익보다 높게 설정하는 조건인 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 시스템.The energy transaction constraint condition is a condition in which the sales price of the surplus power is set higher than the consumer's power purchase benefit by considering the recovery cost of the prosumer who has installed renewable energy production facilities. smart energy trading system.
  7. (a) 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 적어도 하나의 프로슈머와 적어도 하나의 컨슈머의 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 구축하는 단계;(a) constructing a virtual power grid, which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by utilizing an energy grid established by a power company;
    (b) 상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장하는 단계; 및(b) receiving and temporarily storing surplus power from the prosumer through the virtual power grid; and
    (c) 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 잉여 전력의 판매를 중개하는 단계를 포함하되, (c) brokering the sale of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to a consumer who satisfies an energy transaction constraint;
    상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하여 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 방법. The temporary storage of the surplus power includes the prosumer sending the surplus power back to the energy grid by utilizing the energy grid as a virtual energy storage device, but not selling the surplus power to the power company. How to trade smart energy.
  8. 제7 항에 있어서, According to claim 7,
    상기 (c) 단계는, In step (c),
    상기 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 전력만큼의 전력 사용 권한을 부여하되, Give a consumer who satisfies the energy transaction constraints the right to use power as much as the temporarily stored power through the virtual power grid,
    상기 전력 사용 권한을 부여받는 컨슈머는 상기 임시 저장된 전력만큼의 전력을 상기 에너지 그리드를 통해 사용하는 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 방법. The smart energy transaction method, characterized in that the consumer who is authorized to use the power uses the power as much as the temporarily stored power through the energy grid.
  9. 제7 항에 있어서, According to claim 7,
    상기 중개에 대한 결제를 상기 컨슈머에게 요청하고, 상기 중개에 상응하여 상기 에너지 그리드 사용 수수료를 상기 전력 회사에 정산하고, 상기 중개에 따른 판매 요금을 상기 프로슈머에게 정산하는 단계를 더 포함하는 스마트 에너지 거래 방법. Smart energy transaction further comprising the step of requesting payment for the brokerage from the consumer, settling the energy grid usage fee corresponding to the brokerage to the electric power company, and settling the sales fee according to the brokerage to the prosumer. method.
  10. 제7 항에 있어서, According to claim 7,
    상기 에너지 거래 제약 조건은, The energy transaction constraints are,
    상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 전력 상계 편익보다 크고, The prosumer's electricity sales benefit is greater than the electricity offset benefit;
    상기 컨슈머의 전력 구매 편익이 상기 전력 회사의 구매 편액보다 상기 프로슈머의 구매 편익이 더 큰 것을 특징으로 하는 스마트 에너지 거래 방법. The smart energy transaction method, characterized in that the purchase benefit of the prosumer is greater than the purchase price of the electric power company.
  11. 제10 항에 있어서, According to claim 10,
    상기 에너지 거래 제약 조건은 상기 잉여 전력의 판매 가격은 신재생 에너지 생산 설비를 설치한 프로슈머의 회수 비용을 고려하여 상기 프로슈머의 전력 판매 편익이 상기 컨슈머의 전력 구매 편익보다 높게 설정하는 조건인 스마트 에너지 거래 방법.The energy transaction constraint condition is a condition in which the sales price of the surplus power is set higher than the power purchase benefit of the consumer in consideration of the recovery cost of the prosumer who has installed the renewable energy production facility Smart energy transaction method.
  12. 제7 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체. A computer-readable recording medium on which program codes for performing the method according to claim 7 are recorded.
  13. 전력 회사에서 기구축한 에너지 그리드를 활용하여 적어도 하나의 프로슈머와 적어도 하나의 컨슈머의 에너지 거래를 위한 가상 연결 체인인 가상 전력망을 구축하는 네트워크 관리부; 및 a network management unit that builds a virtual power grid, which is a virtual connection chain for energy transaction between at least one prosumer and at least one consumer, by using an energy grid established by a power company; and
    상기 가상 전력망을 통해 상기 프로슈머로부터 잉여 전력을 전달받아 임시 저장하고, 에너지 거래 제약 조건을 만족하는 컨슈머에게 상기 가상 전력망을 통해 상기 임시 저장된 잉여 전력의 판매를 중개하는 전력 거래부를 포함하되, A power trading unit that receives and temporarily stores surplus power from the prosumer through the virtual power grid, and mediates sales of the temporarily stored surplus power through the virtual power grid to consumers who satisfy energy transaction constraints;
    상기 잉여 전력의 임시 저장은 상기 에너지 그리드를 가상의 에너지 저장 장치로 활용하여 상기 프로슈머가 상기 잉여 전력을 상기 에너지 그리드로 역송하는 것을 포함하나 상기 전력 회사로 상기 잉여 전력을 판매하지는 않는 것을 특징으로 하는 가상 전력 저장소. The temporary storage of the surplus power includes the prosumer sending the surplus power back to the energy grid by utilizing the energy grid as a virtual energy storage device, but not selling the surplus power to the power company. virtual power storage.
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