KR102358282B1 - 전기차 충전전력 수요관리시스템 - Google Patents
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Abstract
전기차 충전소의 전력 계량 값을 모니터링하여 평상시 사용량 및 감축 가능량을 확인하고, 전력거래소에서의 감축량 설정과 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 함으로써 전력 감축에 따른 수익 창출을 도모하고, 충전소의 충전기 사용량을 원격에서 제어 및 관리할 수 있도록 한 전기차 충전전력 수요관리시스템에 관한 것으로서, 평시 전기차 충전소의 전기차 충전 전력을 확인하여 충전전력 감축량을 설정하고, 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 하여 전력 감축에 따라 충전소 운영자와 충전 운영서버 관리자 및 수요관리 사업자 간에 수익 창출을 도모할 수 있게 되는 것이다.
Description
본 발명은 전기차 충전전력 수요관리시스템에 관한 것으로, 특히 전기차 충전소의 전력 계량 값을 모니터링하여 평상시 사용량 및 감축 가능량을 확인하고, 전력거래소에서의 감축량 설정과 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 함으로써 전력 감축에 따른 수익 창출을 도모하고, 충전소의 충전기 사용량을 원격에서 제어 및 관리할 수 있도록 한 전기차 충전전력 수요관리시스템에 관한 것이다.
탄소배출 규제 정책에 따라 자동차 업계에 석유를 기반으로 한 자동차는 연료 효율을 높이고 탄소 배출 감소를 요구하게 되었으며, 이에 전기에 의해 자동차를 거동시키고, 배기가스를 발생시키지 않는 전기 자동차(이하, "전기차"라 약칭함)가 다양한 형태로 개발되고 있으며, 수요 또한 급속히 증가하고 있다.
이러한 전기차의 운행을 위한 전기 모터는 주행 중 전기 에너지를 과도하게 소모하므로, 배터리 충전 시 주행할 수 있는 거리는 일반 자동차에 비해 짧게 되어, 전기 자동차는 배터리 충전을 자주 해야 한다.
또한, 전기차의 배터리를 충전하는데 소요되는 시간은 일반 자동차에 연료를 급유하는 시간에 비해 상당히 오래 소요되므로, 전기차의 충전은 주행하지 않는 주차된 시간에 진행되도록 하는 것이 바람직하다.
근래에는 건물이나 공공 시설물에 전기차 충전 설비(EVSE; Electric Vehicle Service Equipment)가 설치되어, 상용 전원이나 그리드 전원으로 전기차를 충전할 수 있는 시스템이 도입되고 있다.
전기차 충전 시스템에서 대하여 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 5> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에는 전력계통에서 교류(AC)전력을 공급받아 직류(DC)전력으로 변환하여 전기차에 충전전력을 공급하기 위한 전기차 급속충전기에 관한 것으로서, 급속충전기의 기능, 사양, 디자인, 기구 개발, H/W 및 S/W 개발, 결제시스템 개발, RFID 시험 및 최적화, 작동순서, 시험절차 및 장비, 제작 시험 단계별 개선사항, 시험 및 평가, 주요 모듈설명을 구체화하여, 충전 전력을 효율적으로 공급한다.
또한, <특허문헌 2> 는 설비의 중복투자를 배제하고, 활용도를 높이고, 버스나 트럭용을 별도로 구비할 필요가 없도록 하여, 경제성이 탁월한 충전 스테이션을 제공한다.
또한, <특허문헌 3> 은 컨버터가 PFC 기능을 수행하게 하며, 충전시 전력의 품질 저하를 방지하고, PFC 컨버터의 파워 용량을 감소시켜 설계 가능하며, 전력 변환 효율이 높고 전기자동차용 배터리 또는 전기 자전거용 배터리의 충전에도 사용될 수 있는 전기 자동차용 급속 충전기를 제공한다.
또한, <특허문헌 4> 는 전기 자동차의 충전 전력량을 산출하는 계량기를 임의로 조작하여 충전 요금을 부당하게 낮추는 행위를 감시하고, 계량기 조작에 대해 경고 메시지 송출 또는 충전 차단 등과 같은 적절한 대응을 수행한다.
또한, <특허문헌 5> 는 기존 LPR 장치에 전기 자동차 충전 기능을 접목함으로써, 전기 자동차 충전설비 확충, 이를 이용한 전기 자동차 보급 확대 및 주차 시설의 스마트화로 유휴지의 주차 시설 확대를 기대할 수 있는 LPR 장치와 이를 이용한 주차 관리 시스템과 그 시스템의 작동 방법을 제공한다.
그러나 상기와 같은 일반적인 전기 자동차 충전 시스템 및 종래기술은 다양한 방식을 이용하여 전기차를 효율적으로 충전할 수는 있으나, 충전전력 수요관리를 통해 전력 감축을 하거나, 전력 감축에 따라 충전소 운영자 및 수요관리 사업자가 수익을 창출할 수 있도록 도모해주는 것은 불가능한 단점이 있다.
또한, 일반적인 전기 자동차 충전 시스템 및 종래기술은 충전소에서 설치된 충전기의 현황을 감시 및 관리하기 위해서는 고가의 운영 시스템 및 운영 프로그램을 설치해야 하는 단점이 있으며, 충전기 운영자가 원격에서 충전기를 제어하는 것도 불가능하다는 단점이 있다.
또한, 일반적인 전기 자동차 충전 시스템 및 종래기술은 지자체에서 지원하는 지원금을 받기 위한 전력 통계도 불가능하여, 충전기 운영자가 대행사에 별도로 의뢰하거나 한전의 전력계에 의존하여 전력 통계를 처리하기 때문에 실시간 정확한 전력 통계 관리가 어려운 단점도 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 전기차 충전시스템 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전기차 충전소의 전력 계량 값을 모니터링하여 평상시 사용량 및 감축 가능량을 확인하고, 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 함으로써 전력 감축에 따른 수익 창출을 도모하고, 충전소의 충전기 사용량을 원격에서 제어 및 관리할 수 있도록 한 전기차 충전전력 수요관리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기차 충전전력 수요관리시스템"은, 전기차를 충전하며, 전기차 충전 전력을 측정하여 수요 관리용으로 제공하는 충전수단; 상기 충전수단에서 제공하는 수요 관리용 충전 전력에 따라 충전전력 감축량을 설정하고, 한전 서버에서 제공하는 수요 관리 정산 데이터를 이용하여 충전전력 감축에 따른 정산절차를 수행하며, 설정한 충전전력 감축량에 따라 전력 감축을 요청하는 전력거래소 서버; 상기 전력거래소 서버로부터 제공되는 충전전력 감축 요청 및 충전소 운영자와의 계약된 충전전력 감축 계획에 따라 충전기 제어를 요청하는 수요관리 사업자 서버; 상기 수요관리 사업자 서버와 연동하여 상기 충전수단에 구비된 충전기의 사용량을 제어하는 충전 운영 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전수단은 충전 전력을 공급하는 전력공급장치; 충전 제어신호에 따라 상기 전력공급장치를 통해 공급되는 전력으로 전기차를 충전하는 충전부; 상기 충전부에서 사용하는 충전전력량을 계량하는 한전 계량기; 상기 충전부에서 사용하는 충전전력을 모니터링하는 계량값 모니터링부; 상기 충전 운영 서버로부터 전송되는 충전기 사용량 제어에 따라 상기 충전부의 충전을 제어하는 제어부; 상기 제어부와 연동하여 상기 계량값 모니터링부에서 모니터링한 충전전력 계량 값을 전력거래소 서버 및 수요관리 사업자서버에 전송하며, 상기 충전 운영 서버로부터 전송되는 충전기 사용량 제어신호를 상기 제어부에 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전수단은 전기차 충전기가 설치된 충전소에 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 전력거래소 서버는 상기 충전수단으로부터 전송되는 충전전력 계량 값을 입력받는 계량값 입력모듈; 상기 계량값 입력모듈을 통해 입력된 계량 값을 일정 단위로 누적하고, 누적된 계량 값을 이용하여 충전전력 감축량을 계산하는 충전전력 감축량 계산부; 상기 충전전력 감축량 계산부에서 계산된 충전전력 감축량에 따라 수요관리 사업자 서버에 충전전력 감축정보를 전송하여 충전전력 감축을 요청하는 충전전력 감축 요청부; 한전 서버를 통해 전송된 수요관리 정산 데이터를 입력받는 수요관리 정산 데이터 입력모듈; 상기 수요관리 정산 데이터 입력모듈을 통해 입력된 수요관리 정산 데이터에 따라 수요관리 정산을 수행하고, 수요관리 정산 정보를 상기 수요관리 사업자 서버로 전송해주는 수요관리 정산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전전력 감축량 계산부는 전력수요가 높은 시간대의 전력량을 기초로 충전전력 감축량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수요관리 사업자 서버는 상기 전력거래소 서버로부터 전송된 충전전력 감축정보를 입력받는 감축정보 입력모듈; 충전소 운영자와 사전 계약을 통해 획득한 감축계약을 설정하는 감축계약 설정모듈; 상기 충전수단을 통해 전송된 계량 값을 입력받는 계량값 입력모듈; 상기 감축정보 입력모듈을 통해 입력되는 전력 감축정보와 상기 감축계약 설정모듈을 통해 설정된 감축계약에 따라 충전기 제어정보를 생성하고, 생성한 충전기 제어정보를 충전 운영 서버에 전송하는 충전정보 제어모듈; 상기 전력거래소 서버로부터 전송된 수요관리 정산정보를 이용하여 충전 운영 서버 관리자와 충전소 운영자와 수익을 배분하는 수요관리 정산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 운영 서버는 상기 수요관리 사업자 서버로부터 전송된 충전기 제어 정보를 획득하는 충전기 제어정보 획득부; 상기 수요관리 사업자 서버를 통해 충전 정보를 획득하는 충전정보 획득부; 상기 충전정보 획득부에서 획득한 충전정보를 기초로 충전소별/충전기별 전력 통계를 처리하여 전력 통계 정보를 생성하는 전력 통계부; 상기 충전 정보 획득부에서 획득한 충전기별 충전 상황 정보를 분석하는 충전기별 상황 분석부; 상기 전력 통계부에서 생성한 전력 통계 정보를 변조 불가능한 전력 파일로 생성하는 전력 파일 생성부; 상기 전력 통계부 또는 전력 파일 생성부에서 생성한 전력 통계 정보 또는 전력 파일을 충전정보 데이터베이스에 전력정보로 저장하는 전력정보 저장부; 상기 충전수단 운영자의 전력 정보 요청시 상기 전력 파일 생성부에서 생성된 전력 파일을 충전수단에 전송하는 전력정보 전송부; 상기 충전수단을 관리하며, 충전수단 관리자의 단말 접속시 관리자 검증 과정을 수행하고, 전력 통계 정보 요청시 전력 파일 생성을 제어하며, 상기 충전기 제어 정보를 기초로 충전기의 충전을 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 전기차 충전소의 전력 계량 값을 모니터링하여 평상시 사용량 및 감축 가능량을 확인하고, 전력거래소에서의 감축량 설정과 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 함으로써 전력 감축에 따른 수익 창출을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 충전소의 충전기 사용량을 원격에서 제어 및 관리할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차 충전전력 수요관리시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 충전수단의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 1의 전력거래소 서버의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 도 1의 수요관리 사업자 서버의 실시 예 블록 구성도,
도 5는 도 1의 충전 운영 서버의 실시 예 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 충전수단의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 1의 전력거래소 서버의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 도 1의 수요관리 사업자 서버의 실시 예 블록 구성도,
도 5는 도 1의 충전 운영 서버의 실시 예 블록 구성도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 충전전력 수요관리시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 충전전력 수요관리시스템의 전체 구성도로서, 충전수단(100), 한전 서버(200), 전력거래소 서버(300), 수요관리 사업자 서버(400), 충전 운영 서버(500)를 포함할 수 있다.
충전수단(100)은 전기차 충전기가 설치된 충전소에 마련되어, 전기차를 충전하며, 전기차 충전 전력을 측정하여 수요 관리용으로 제공하는 역할을 한다. 여기서 전기차는 전기 버스를 의미한다.
여기서 수요관리(Demand Response)는 전기 에너지의 효율적 이용을 목적으로 부하 곡선을 바람직한 방향으로 개선하기 위해 소비자의 전력 소비 형태를 바꾸려는 일련의 계획된 활동을 의미한다. 본 발명에서는 충전소의 충전기 시스템 운용에 따른 부하 관리를 통해 전력 소비 형태를 변경하여 수요관리를 수행한다. 특히, 전력 수요가 높은 시간대인 09:00 ~ 20:00시의 충전기 사용량 제어를 통해 수요관리를 수행한다.
이러한 충전수단(100)은 상기 충전 운영 서버(500)와 네트워크로 연결되어, 원격 제어를 통해 충전을 제어하며, 충전소 운영자는 효율적인 충전 제어에 따라 발생한 충전전력 비용을 감축할 수 있으며, 이는 곧 수익 분배를 의미한다.
이러한 충전수단(100)은 도 2에 도시한 바와 같이, 충전 전력을 공급하는 전력공급장치(101), 충전 제어신호에 따라 상기 전력공급장치(101)를 통해 공급되는 전력으로 전기차를 충전하는 충전부(102), 상기 충전부(102)에서 사용하는 충전전력량을 계량하는 한전 계량기(103), 상기 충전부(102)에서 사용하는 충전전력을 모니터링하는 계량값 모니터링부(104), 상기 충전 운영 서버(500)로부터 전송되는 충전기 사용량 제어에 따라 상기 충전부(102)의 충전을 제어하는 제어부(105), 상기 제어부(105)와 연동하여 상기 계량값 모니터링부(104)에서 모니터링한 충전전력 계량 값을 전력거래소 서버(300) 및 수요관리 사업자서버(400)에 전송하며, 상기 충전 운영 서버(500)로부터 전송되는 충전기 사용량 제어신호를 상기 제어부(105)에 전달하는 통신부(106)를 포함할 수 있다.
상기 전력공급장치(101)는 내부에 입력 교류 전원을 소정의 교류 전원으로 인버팅하여 완속 충전 전원으로 공급해주는 AC-AC 인버터, 입력 교류 전원을 소정의 직류 전원으로 인버팅하여 급속 충전 전원으로 공급해주는 AC-DC 인버터, 상기 AC-DC 인버터에서 출력되는 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하여 충전 전원으로 공급해주는 DC-DC 컨버터, 상기 AC-AC 인버터나 AC-DC 인버터의 동작을 제어하는 충전 모드 제어부를 포함할 수 있다.
상기 계량값 모니터링부(104)는 충전전력량을 측정하는 장비라고 할 수 있으며, 수요관리 사업자가 충전수단에 설치할 수 있다. 계량값 모니터링부(104)는 실제 한전 계량기(103)와 접속하여 전력량을 모니터링하는 장비이다.
전력거래소 서버(300)는 상기 충전수단(100)에서 제공하는 수요 관리용 충전 전력에 따라 충전전력 감축량을 설정하고, 한전 서버(200)에서 제공하는 수요 관리 정산 데이터를 이용하여 충전전력 감축에 따른 정산절차를 수행하며, 설정한 충전전력 감축량에 따라 수요관리 사업자 서버(400)로 전력 감축을 요청하는 역할을 한다.
이러한 전력거래소 서버(300)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 충전수단(100)으로부터 전송되는 충전전력 계량 값을 입력받는 계량값 입력모듈(301), 상기 계량값 입력모듈(301)을 통해 입력된 계량 값을 일정 단위로 누적하고, 누적된 계량 값을 이용하여 충전전력 감축량을 계산하는 충전전력 감축량 계산부(302), 상기 충전전력 감축량 계산부(302)에서 계산된 충전전력 감축량에 따라 수요관리 사업자 서버(400)에 충전전력 감축정보를 전송하여 충전전력 감축을 요청하는 충전전력 감축 요청부(303), 한전 서버(200)를 통해 전송된 수요관리 정산 데이터를 입력받는 수요관리 정산 데이터 입력모듈(304), 상기 수요관리 정산 데이터 입력모듈(304)을 통해 입력된 수요관리 정산 데이터에 따라 수요관리 정산을 수행하고, 수요관리 정산 정보를 상기 수요관리 사업자 서버(400)로 전송해주는 수요관리 정산모듈(305)을 포함하며,
상기 충전전력 감축량 계산부(302)는 전력수요가 높은 시간대의 전력량을 기초로 충전전력 감축량을 계산할 수 있다.
수요관리 사업자 서버(400)는 상기 전력거래소 서버(300)로부터 제공되는 충전전력 감축 요청 및 충전소 운영자와의 계약된 충전전력 감축 계획에 따라 충전기 제어를 요청하는 역할을 한다.
이러한 수요관리 사업자 서버(400)는 충전소 운영자와 충전전력 감축에 따른 계약을 수행하는 수요관리 사업자가 운영하는 서버로서, 전력수요 시간대를 이용한 충전전력 감축을 통해 충전전력 절감을 하고, 충전전력 절감을 통해 수익을 창출하며, 창출한 수익을 충전 운영 서버 관리자와 충전소 운영자와 분배하는 역할을 한다.
상기 수요관리 사업자 서버(400)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 전력거래소 서버(300)로부터 전송된 충전전력 감축정보를 입력받는 감축정보 입력모듈(401), 충전소 운영자와 사전 계약을 통해 획득한 감축계약을 설정하는 감축계약 설정모듈(402), 상기 충전수단(100)을 통해 전송된 계량 값을 입력받는 계량 값 입력모듈(403), 상기 감축정보 입력모듈(401)을 통해 입력되는 전력 감축정보와 상기 감축계약 설정모듈(402)을 통해 설정된 감축계약에 따라 충전기 제어정보를 생성하고, 생성한 충전기 제어정보를 충전 운영 서버(500)에 전송하는 충전정보 제어모듈(405), 상기 전력거래소 서버(300)로부터 전송된 수요관리 정산정보를 이용하여 충전 운영 서버 관리자와 충전소 운영자와 수익을 배분하는 수요관리 정산모듈(404)을 포함할 수 있다.
충전 운영 서버(500)는 상기 수요관리 사업자 서버(400)와 연동하여 상기 충전수단(100)에 구비된 충전기의 사용량을 제어하는 역할을 한다.
이러한 충전 운영 서버(500)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 수요관리 사업자 서버(400)로부터 전송된 충전기 제어 정보를 획득하는 충전기 제어정보 획득부(501), 상기 수요관리 사업자 서버(400)를 통해 충전 정보를 획득하는 충전정보 획득부(502), 상기 충전정보 획득부(502)에서 획득한 충전정보를 기초로 충전소별/충전기별 전력 통계를 처리하여 전력 통계 정보를 생성하는 전력 통계부(503), 상기 충전 정보 획득부(502)에서 획득한 충전기별 충전 상황 정보를 분석하는 충전기별 상황 분석부(504), 상기 전력 통계부(503)에서 생성한 전력 통계 정보를 변조 불가능한 전력 파일로 생성하는 전력 파일 생성부(506), 상기 전력 통계부(503) 또는 전력 파일 생성부(506)에서 생성한 전력 통계 정보 또는 전력 파일을 충전정보 데이터베이스(509)에 전력정보로 저장하는 전력정보 저장부(508), 상기 충전수단 운영자의 전력 정보 요청시 상기 생성된 전력 파일을 충전수단(100)에 전송하는 전력정보 전송부(507), 상기 충전수단(100)을 관리하며, 충전수단 관리자의 단말 접속시 관리자 검증 과정을 수행하고, 전력 통계 정보 요청시 전력 파일 생성을 제어하며, 상기 충전기 제어 정보를 기초로 충전기의 충전을 제어하는 충전 제어부(505)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 수요관리 사업자 서버(400)와 충전 운영 서버(500)가 독립된 것으로 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 수요관리 사업자 서버(400)와 충전 운영 서버(500)를 하나의 충전 제어 서버로 통합하여 구현할 수 있다. 즉, 수요관리 사업자와 충전 운영 서버 관리자를 독립적으로 구현하거나, 하나의 업체로 단일화하여 구현할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 충전전력 수요관리시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 충전소 운영자는 충전전력 감축에 따른 수요관리를 통해 충전전력 비용을 줄여 수익을 도모하기 위해서, 수요관리 사업자와 충전전력 감축량을 계약한다. 수요관리 사업자는 충전소 운영자와 감축 계약한 충전소에 충전전력 수요관리를 위한 계량 값 모니터링장치인 계량값 모니터링부(104)를 충전소에 설치한다. 여기서 계량값 모니터링부(104)는 한전 계량기(103)와 접속하는 형태이므로, 사전에 한전의 전력량계 접속 허가를 받아 설치하는 것이 바람직하다.
수요관리를 계약한 충전소에 대한 수요자원 등록 정보는 전력거래소 서버(300)로 전송되어 수요자원 관리 대상으로 등록된다. 이렇게 전력거래소 서버(300)에 수요자원 관리 대상으로 등록되어야, 한전 서버(200)로부터 수요자원 정산용 데이터를 제공 받을 수 있다(iSmart).
충전소에 설치된 충전수단(100)의 계량값 모니터링부(104)는 한전 계량기(103)를 통해 측정되는 충전전력 사용량을 계량 값으로 모니터링하여 일정 시간 단위(예를 들어, 5분)로 전력거래소 서버(300)에 전송한다.
전력거래소 서버(300)의 계량값 입력모듈(301)은 일정 시간 단위로 충전수단(100)으로부터 전송된 계량 값을 입력받아 충전전력 감축량 계산부(302)에 전달한다.
충전전력 감축량 계산부(302)는 평상시 해당 충전소의 전력 사용량을 일정량 누적하고, 누적한 전력 사용량을 기반으로 전력 감축 가능량을 계산한다. 여기서 전력 감축 가능량은 평일 09:00 ~ 20:00시의 전력 사용량과 시기별 시간대별 전력 사용량 피크치 등의 정보를 이용하여 전력 감축 가능량을 계산한다. 여기서 전력 감축 가능량은 전력 사용량이 적은 시간대인 20:01 ~ 08:59에 주로 전기차를 충전하는 것으로 가정하여 산정할 수 있다. 즉, 전력 사용량이 많은 시간대의 충전기 사용량을 제어하여, 기존 평상시 전력 사용량이 많은 시간대의 전력 사용량을 줄이는 방식으로 전력 감축 가능량을 계산한다.
이어, 전력거래소 서버(300)의 충전전력 감축 요청부(303)는 상기 충전전력 감축량 계산부(302)에서 계산한 전력 감축량을 기반으로 감축 정보를 생성하여 수요관리 사업자 서버(400)로 전송하고, 전력 감축을 요청한다. 여기서 전력 감축 지속시간은 충전소의 충전기 대수나 전력 사용량에 따라 적절하게 설정할 수 있으며, 본 발명에서는 1시간으로 설정한 것으로 가정한다. 여기서 표준 수요관리일 경우에는 감축 지속 시간은 4시간이 될 수 있다.
전력 감축을 요청받은 수요관리 사업자 서버(400)의 감축정보 입력모듈(401)은 전력 감축 정보를 입력받아 충전 정보 제어모듈(405)에 전달한다.
충전 정보 제어모듈(405)은 상기 전력거래소 서버(300)로부터 전달되는 전력 감축 정보, 충전소 운영자와 미리 계약한 감축계약에 따라 감축계약 설정모듈(402)에 설정된 감축 계약 정보 등을 기초로 충전기 제어 정보를 생성한다. 즉, 전력 감축량에 따라 충전기 사용량을 제어하기 위한 충전기 제어 정보를 생성하여 충전 운영 서버(500)에 전송한다.
충전 운영 서버(500)의 충전기 제어정보 획득부(501)는 수요관리 사업자 서버(400)로부터 전송된 전력 감축을 위한 충전기 제어 정보를 획득하여 충전 제어부(505)에 전달한다.
충전 제어부(505)는 네트워크를 통해 충전소의 충전 수단(100)과 접속하여 충전기 사용량 제어정보를 충전수단(100)에 전송한다.
충전수단(100)의 통신부(106)는 충전 운영 서버(500)로부터 전송된 충전기 사용량 제어정보를 수신하여 제어부(150)에 전달하게 되고, 제어부(105)는 전달되는 충전기 사용량 제어정보를 기초로 충전부(102)를 제어하여 충전량을 감축하게 된다.
여기서 충전부(102)는 다수의 충전기를 구비하고 있으며, 각각의 충전기는 전기차의 충전구와 연결되어 충전을 하게 되는 데, 충전기와 전기차의 충전구는 통상 2구로 연결된다. 이때, 2구 충전을 1구로 충전하도록 제어함으로써, 충전 전력 감축이 가능하다.
충전 전력 감축의 다른 방법으로서, 제어부(105)는 수신한 충전기 사용량 제어 정보에 따라 전력공급장치(101)의 제어를 통해 충전 전력을 감축하는 것도 가능하다. 예컨대, 현재 전력공급장치(101)에서 충전부(102)에 공급하는 전력이 100kW라고 했을 때, 그 출력을 80kW로 출력하도록 제어를 함으로써, 충전 전력 감축 제어가 가능하다.
도 6 및 도 7은 충전 운영 서버(500)에서 원격으로 충전소의 충전 전력을 제어하는 예시이다. 충전기 사용량 제어 정보를 통해 충전기 상태 설정을 변경함으로써, 원격 충전 전력 제어가 가능해진다.
이렇게 전력 수요가 많은 시간대에는 충전 전력을 감축함으로써 충전전력 사용 비용을 줄일 수 있다.
이러한 충전 전력 감축 제어는 전력 수요가 적어 전력 사용 비용이 낮은 심야 시간에는 최대로 확장하여, 최대의 충전이 이루어지면서도 충전 전력 비용은 절감할 수 있도록 한다.
이러한 과정으로 충전소의 충전기 사용량 제어를 통해 충전 전력 감축을 수행한다.
한편, 한전 서버(200)는 충전소에 설치된 한전 계량기(103)를 통해 해당 충전소에서 사용한 전력량을 확인하고, 이를 토대로 수요관리 정산을 위한 수요관리 정산용 데이터를 생성하여 전력거래소 서버(300)에 주기적으로 전달한다. 여기서 전력량은 전력 수요가 많은 09:00 ~ 20:00 전력 사용량과 전력 수요가 적은 심야 시간대의 전력 사용량으로 구분된다. 따라서 이러한 정보를 이용하여 수요관리 정산용 데이터를 생성할 수 있다.
전력거래소 서버(300)의 수요관리 정산 데이터 입력모듈(304)은 한전 서버(200)를 통해 제공되는 수요관리 정산용 데이터를 수신한다. 이어, 수요관리 정산모듈(305)은 수요관리 정산용 데이터를 이용하여 감축 요청에 따라 감축한 전력에 대응하는 수익을 산출하고, 이를 수요관리 사업자 서버(400)에 전송한다.
수요관리 사업자 서버(400)의 수요관리 정산모듈(404)은 충전소 운영자와 미리 약정한 감축 계약 정보를 근거로 감축에 대응하여 발생한 수익을 충전소 운영자 및 충전 운영 서버 관리자에게 배분해준다.
이로써 충전 전력 감축에 따라 발생한 수익은 수요관리 사업자, 충전 운영서버 관리자, 충전소 운영자가 적절하게 배분하여, 수요관리에 효율성을 높이게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 충전 운영 서버(500)는 충전소의 충전기 관리를 원격에서 수행할 수 있다는 것이다.
즉, 충전 운영 서버(500)의 충전 정보 획득부(502)는 충전수단(100)과 네트워크를 통해 접속하거나 수요관리 사업자 서버(400) 등과 연동하여, 복수의 충전소의 개별 충전기로부터 전송된 충전 정보를 취합하고, 취합한 충전정보는 충전소별 충전기별로 구분되어 충전정보 데이터베이스(DB)(509)에 저장된다.
충전 정보에는 충전소 및 충전기 정보를 포함하므로 이를 통해 충전기별로 정보를 분류할 수 있다.
아울러 충전기별 상황 분석부(504)는 상기 충전 정보 획득부(502)에서 획득한 충전 정보를 이용하여 충전기별로 충전 상황 정보를 분석한다. 예컨대, 충전기 고유정보를 기초로 충전기를 구분하고, 구분한 충전기의 상태 정보 즉, 전체 충전시간, 월간 충전 시간, 주간 충전 시간, 1일 충전 시간 등의 상황 정보를 분석한다. 이렇게 분석된 충전기별 상황 분석 정보는 충전정보 데이터베이스(509)에 누적 저장된다. 누적된 충전기별 상황 분석 정보는 추후 충전기를 운영하는 운영자가 충전기의 운영을 효율적으로 이용하는 데 활용될 수 있다. 예컨대, 충전기의 운영 시간이 과도해지면 충전기를 추가 설치하는 운용 정보로 활용할 수 있고, 충전기의 월간 또는 연간 운영 시간이 짧으면 설치한 충전기를 폐쇄하거나 다른 장소로 이동하는 운용 정보로 활용할 수 있다.
한편, 상기와 같은 방식으로 충전기의 정보를 관리하는 도중에, 관리자가 관리자 단말을 이용하여 접속을 하면, 충전 제어부(505)에서 관리자의 검증을 수행한다. 여기서 관리자는 관리자 단말을 이용하여 네트워크를 통해 간단하게 아이디(ID)와 비밀번호(PW)만을 입력하는 것으로서, 충전 운영 서버(500)에 접속한다.
충전 제어부(505)는 ID와 PW가 입력되면 이를 통해 등록된 관리자 리스트를 검색하여 등록된 관리자가 맞는지를 검증한다. 여기서 관리자는 등급이 부여될 수 있다. 등급은 1, 2, 3등급과 같은 형태로 부여될 수 있으며, 최상위 단계인 1등급은 관리자 수정/등록도 가능하다. 등급 부여는 미리 관리자 등록시 등록 요청을 하는 것으로서, 등급 부여가 가능하다.
이어, 검증 결과 관리자가 맞으면 입력을 대기한다. 여기서 관리자는 정상적인 관리자 인증 후, 관리자의 정보를 변경하거나 관리자를 변경하는 등의 수정을 요청할 수 있으며, 충전기를 선택하고 전력 통계 정보를 요청하거나, 차량 번호나 노선번호를 선택하고 전력 통계 정보를 요청할 수 있다.
관리자의 변경이 요청되면 충전 제어부(505)는 정상적으로 인증된 관리자이므로, 관리자의 정보 변경을 한다. 관리자의 변경 요청은 관리자 등급이 1등급일 경우에 가능하다.
충전기를 선택하고 전력 통계 정보가 요청되면, 전력 통계부(503)에서 충전정보 데이터베이스(509)를 검색하여 해당 충전기의 충전 전력 정보를 통계처리 한다. 여기서 충전 전력정보 통계 처리는 연간, 월간, 주간, 1일 단위로 해당 충전기의 충전 시간 정보를 통계처리 한다. 충전기 검색 창에 충전기 번호를 입력하고 조회 버튼을 클릭하면, 충전 제어부(505)의 제어에 따라 충전기별 상황 분석부(504)에서 해당 충전기의 현재 충전 상황 정보를 실시간으로 관리자 단말의 화면에 디스플레이한다. 이로써 관리자는 원격에서 관리자 단말만을 이용하여 실시간으로 원하는 충전기의 충전 현황을 확인할 수 있게 된다.
아울러 관리자는 상기와 같이 요청한 전력 통계 정보를 파일로 다운로드 받을 수 있다.
즉, 관리자가 특정 전력 통계 정보의 전력 정보를 요청하면, 전력 파일 생성부(506)는 상기 전력 통계부(503)와 연동하여 해당 전력 정보를 위변조 불가능한 파일로 변환하여 전력 파일을 생성한다. 여기서 위변조 불가능한 파일은 관리자가 다운로드 받은 후 편집이 불가능한 파일로서, 다양한 형식의 파일이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 PDF 파일로 변환하는 것을 실시 예로 설명한다.
이렇게 생성된 PDF 파일 형태의 전력 파일은 전력정보 전송부(507)를 통해 관리자 단말로 다운로드 된다. 관리자는 이렇게 다운로드 되는 충전기 전력 현황 정보를 활용하여 전력 활용의 효율을 높이거나 전기 차량의 관리에 사용할 수 있다. 아울러 PDF 파일 형태의 전력 파일은 위변조가 불가능한 상태이므로, 이를 지자체의 지원금 신청에도 그대로 활용할 수 있다. 기존 지자체의 지원금 신청을 위해서는 한전에서 제공하는 전력량계에만 의존하므로 버스 회사 등에서는 실시간으로 충전 현황 관리 등이 어려웠으나, 상기와 같은 전력 파일을 이용함으로써 실시간으로 충전 현황 관리가 가능함은 물론 지원금 신청 자료로 활용함으로써, 버스 회사 등에서는 별도의 운영 프로그램이나 운영 시스템을 구축하지 않아도 실시간으로 전기 차량(특히, 전기 버스)의 충전 현황이나 전력 통계 등을 정확하게 관리할 수 있게 된다.
또한, 기존에 지자체에서 전기 차량 운영에 따른 지원금을 신청할 경우, 버스 회사에서는 충전 현황 관리가 어려워 대행사(대행업체)를 이용하여 지원금을 신청하였는데, 이 경우 대행비 지급으로 별도의 추가 부담이 발생하는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 버스 회사에서 자체적으로 전력 통계나 충전 현황 등의 관리가 가능하여, 이를 이용하여 직접적으로 지자체에 지원금을 신청하면 되므로, 대행료를 절감할 수 있는 효과도 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 관리자는 원격에서 관리자 단말을 이용하여 충전기를 제어할 수 있다는 것이다.
예컨대, 관리자는 관리자 단말을 이용하여 충전 운영 서버(500)의 사이트에 접속한 후, 로그인을 하고 인증이 이루어지면, 충전기 검색 화면을 통해 충전기를 검색한다. 충전기 검색 화면에서 특정 충전기를 선택하면 해당 충전기의 실시간 운영 상황이 표시되며, 이러한 충전기 운영 상황에서 특정 충전기를 선택한 상태에서, 상태 설정 화면을 통해 해당 충전기의 운영 상태를 설정한다. 여기서 운영 상태 설정은 운영, 운영중지, 충전 대기, 충전 중, 점검 중, 테스트 중, 파워 오프, 운영 시간 설정, 충전기 리셋, M2M 단말기 리셋, RF카드 단말기 리셋 등 다양하다.
관리자가 특정 운영 상태를 선택하면, 충전 제어부(505)에 의해 해당 충전기의 운영 상태 설정 명령은 전력정보 전송부(507)를 통해 충전수단(100)에 전송된다. 여기서 전력정보 전송부(507)는 충전수단(100)과 통신할 수 있는 통신 모듈을 포함한다.
충전수단(100)의 제어부(105)는 원격으로 전송되는 제어 명령을 수신하면, 그 제어 명령에 따라 해당 충전기를 제어한다. 예를 들어, 수신한 원격 제어 명령이 파워 오프이면 충전기에 공급하는 전원을 차단하여 충전기를 오프 상태로 만든다. 이로써 충전소 관리자는 원격에서 실시간으로 충전기의 원격 제어를 달성하게 된다.
이러한 본 발명에 따르면 전기차 충전소의 전력 계량 값을 모니터링하여 평상시 사용량 및 감축 가능량을 확인하고, 전력거래소에서의 감축량 설정과 수요관리 사업자와 충전소 사업자 간의 감축량 계약을 통해 충전전력 수요관리를 함으로써, 전력 감축에 따른 수익 창출을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 충전소의 충전기 사용량을 원격에서 제어 및 관리할 수도 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
100: 충전수단
101: 전력공급장치
102: 충전부
103: 한전 계량기
104: 계량값 모니터링부
105: 제어부
106: 통신부
200: 한전 서버
300: 전력거래소 서버
301: 계량값 입력모듈
302: 충전전력 감축량 계산부
303: 충전전력 감축 요청부
304: 수요관리 정산데이터 입력모듈
305: 수요관리 정산모듈
400: 수요관리 사업자 서버
401: 감축정보 입력모듈
402: 감축계약 설정모듈
403: 계량값 입력모듈
404: 수요관리 정산모듈
405: 충전정보 제어모듈
500: 충전 운영 서버
501: 충전기 제어정보 획득부
502: 충전 정보 획득부
503: 전력 통계부
504: 충전기별 상황 분석부
505: 충전 제어부
506: 전력 파일 생성부
507: 전력정보 전송부
508: 전력정보 저장부
509: 충전정보 데이터베이스
101: 전력공급장치
102: 충전부
103: 한전 계량기
104: 계량값 모니터링부
105: 제어부
106: 통신부
200: 한전 서버
300: 전력거래소 서버
301: 계량값 입력모듈
302: 충전전력 감축량 계산부
303: 충전전력 감축 요청부
304: 수요관리 정산데이터 입력모듈
305: 수요관리 정산모듈
400: 수요관리 사업자 서버
401: 감축정보 입력모듈
402: 감축계약 설정모듈
403: 계량값 입력모듈
404: 수요관리 정산모듈
405: 충전정보 제어모듈
500: 충전 운영 서버
501: 충전기 제어정보 획득부
502: 충전 정보 획득부
503: 전력 통계부
504: 충전기별 상황 분석부
505: 충전 제어부
506: 전력 파일 생성부
507: 전력정보 전송부
508: 전력정보 저장부
509: 충전정보 데이터베이스
Claims (7)
- 전기차의 충전전력 수요관리를 위한 시스템으로서,
전기차를 충전하며, 전기차 충전 전력을 측정하여 수요 관리용으로 제공하는 충전수단; 상기 충전수단에서 제공하는 수요 관리용 충전 전력에 따라 충전전력 감축량을 설정하고, 전력 공급을 관리하는 한전 서버에서 제공하는 수요 관리 정산 데이터를 이용하여 충전전력 감축에 따른 정산절차를 수행하며, 설정한 충전전력 감축량에 따라 전력 감축을 요청하는 전력거래소 서버; 상기 전력거래소 서버로부터 제공되는 충전전력 감축 요청 및 충전소 운영자와의 계약된 충전전력 감축 계획에 따라 충전기 제어를 요청하는 수요관리 사업자 서버; 및 상기 수요관리 사업자 서버와 연동하여 상기 충전수단에 구비된 충전기의 사용량을 제어하는 충전 운영 서버를 포함하고,
상기 전력거래소 서버는,
입력된 계량 값을 일정 단위로 누적하고, 누적된 계량 값을 이용하여 충전전력 감축량을 계산하는 충전전력 감축량 계산부; 상기 충전전력 감축량 계산부에서 계산된 충전전력 감축량에 따라 상기 수요관리 사업자 서버에 충전전력 감축정보를 전송하여 충전전력 감축을 요청하는 충전전력 감축 요청부를 포함하고,
상기 충전전력 감축량 계산부는, 전력수요가 높은 시간대의 전력 사용량과 시기별 시간대별 전력 사용량 피크치 정보를 이용하여 충전전력 감축량을 계산하되, 전력 사용량이 많은 시간대의 충전기 사용량 제어를 통해 평상시 전력 사용량이 많은 시간대의 전력 사용량을 줄이는 방식으로 전력 감축 가능량을 계산하며,
상기 충전전력 감축 요청부는 상기 충전전력 감축량 계산부에서 계산한 전력 감축량을 기반으로 충전전력 감축 정보를 생성하되, 충전소의 충전기 대수나 전력 사용량에 따라 전력 감축 지속시간을 설정하여 충전전력 감축정보를 생성하며,
상기 충전 운영 서버는 상기 충전 수단 내의 충전기와 전기차의 충전구 제어를 통해 충전 전력을 감축하거나, 상기 충전 수단 내의 전력공급장치의 출력 제어를 통해 충전 전력을 감축하되,
충전기 사용량 제어 정보를 통해 충전기 상태 설정을 변경하여, 원격에서 충전 전력 제어를 수행하며, 전력 수요가 적어 전력 사용 비용이 낮은 심야 시간에는 최대로 충전 전력을 확장하여, 최대의 충전이 이루어지면서도 충전 전력 비용은 절감하는 충전 전력 감축 제어 방식으로 충전 전력 감축을 수행하며,
상기 충전 운영 서버는 충전수단을 관리하며, 충전수단 관리자의 단말 접속시 관리자 검증 과정을 수행하고, 전력 통계 정보 요청시 전력 파일 생성을 제어하며, 충전기 제어 정보를 기초로 충전수단의 충전기를 원격 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전전력 수요관리시스템.
- 청구항 1에서, 상기 충전수단은 전기차 충전기가 설치된 충전소에 마련되며,
충전 전력을 공급하는 전력공급장치; 충전 제어신호에 따라 상기 전력공급장치를 통해 공급되는 전력으로 전기차를 충전하는 충전부; 상기 충전부에서 사용하는 충전전력량을 계량하는 한전 계량기; 상기 충전부에서 사용하는 충전전력을 모니터링하는 계량값 모니터링부; 상기 충전 운영 서버로부터 전송되는 충전기 사용량 제어에 따라 상기 충전부의 충전을 제어하는 제어부; 상기 제어부와 연동하여 상기 계량값 모니터링부에서 모니터링한 충전전력 계량 값을 전력거래소 서버 및 수요관리 사업자서버에 전송하며, 상기 충전 운영 서버로부터 전송되는 충전기 사용량 제어신호를 상기 제어부에 전달하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전전력 수요관리시스템.
- 청구항 1에서, 상기 전력거래소 서버는 상기 충전수단으로부터 전송되는 충전전력 계량 값을 입력받는 계량값 입력모듈; 한전 서버를 통해 전송된 수요관리 정산 데이터를 입력받는 수요관리 정산 데이터 입력모듈; 상기 수요관리 정산 데이터 입력모듈을 통해 입력된 수요관리 정산 데이터에 따라 수요관리 정산을 수행하고, 수요관리 정산 정보를 상기 수요관리 사업자 서버로 전송해주는 수요관리 정산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전전력 수요관리시스템.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 수요관리 사업자 서버는 상기 전력거래소 서버로부터 전송된 충전전력 감축정보를 입력받는 감축정보 입력모듈; 충전소 운영자와 사전 계약을 통해 획득한 감축계약을 설정하는 감축계약 설정모듈; 상기 충전수단을 통해 전송된 계량 값을 입력받는 계량값 입력모듈; 상기 감축정보 입력모듈을 통해 입력되는 전력 감축정보와 상기 감축계약 설정모듈을 통해 설정된 감축계약에 따라 충전기 제어정보를 생성하고, 생성한 충전기 제어정보를 충전 운영 서버에 전송하는 충전정보 제어모듈; 상기 전력거래소 서버로부터 전송된 수요관리 정산정보를 이용하여 충전 운영 서버 관리자와 충전소 운영자와 수익을 배분하는 수요관리 정산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전전력 수요관리시스템.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 충전 운영 서버는 상기 수요관리 사업자 서버를 통해 충전 정보를 획득하는 충전정보 획득부; 상기 충전정보 획득부에서 획득한 충전정보를 기초로 충전소별/충전기별 전력 통계를 처리하여 전력 통계 정보를 생성하는 전력 통계부; 상기 충전 정보 획득부에서 획득한 충전기별 충전 상황 정보를 분석하는 충전기별 상황 분석부; 상기 전력 통계부에서 생성한 전력 통계 정보를 변조 불가능한 전력 파일로 생성하는 전력 파일 생성부; 상기 전력 통계부 또는 전력 파일 생성부에서 생성한 전력 통계 정보 또는 전력 파일을 충전정보 데이터베이스에 전력정보로 저장하는 전력정보 저장부; 상기 충전수단 관리자의 전력 정보 요청시 상기 전력 파일 생성부에서 생성된 전력 파일을 충전수단에 전송하는 전력정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 충전전력 수요관리시스템.
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