KR20150124325A - 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS와 연결되고, 상기 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하며, 상기 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS로 전송하는 로컬 통합 관리 시스템, 통신망을 통해 상기 로컬 통합 관리 시스템과 통신하는 원격 단말장치를 구비하고, 배터리의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터와 양방향 인버터를 구비하며, 상기 로컬 통합 관리 시스템으로부터 전력 거래 제어 신호 수신 시, 양방향 인버터와 양방향 컨버터를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하도록 하는 전력 거래를 수행하는 하나 이상의 홈 BESS를 포함한다.
Description
본 발명은 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 가정에 구비된 홈 BESS(Hone Battery Energy Storage System)로부터 통신망을 통해 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 근거로 각 가정의 전력 거래를 위한 전력 할당량을 산출하여, 각 가정이 전력 할당량에 해당하는 전력을 거래하도록 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 신생에너지 분야인 태양광 발전시스템은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서, 더욱 구체적으로 반도체(pn) 접합으로 구성된 태양전지(Solar Cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-양공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
최근 정부에서는 태양광, 풍력 등 신재생에너지 전원의 기술개발 및 보급지원에 참여하여 적극 추진하고 있지만, 기술적 및 제도적으로 문제점이 있었다.
예를 들면, 최근 계통에 연계되어 운용되고 있는 태양광 발전 등 신재생에너지에 대한 기술은 1) 요금상계거래고객(3kW 이하), 2) 신재생에너지발전사업자 3) 자가용 신재생에너지 발전설비 설치자(전력거래 고객) 및 4) 자가용 신재생에너지 발전설비 설치자(전력 미거래 고객)로 구분하여 각각의 기준에 따라서 설치 가능하도록 하고 있다.
또한, 1990년부터 정부 주도하에 신재생에너지 전원의 보급이 확대되기 시작한 이후, 현재 약 2,000여 곳 이상에 태양광 발전시스템이 설치되어 운전되고 있으며, 도청, 시청 및 동사무소 등의 관공서나 기타 수용가에 태양광 발전시스템을 설치하는 경우에 전력사업자용이 아닌 경우에는 한국전력공사와의 전력계통 연계 지침에 의해 연계지점에 역전력 계전기를 설치하도록 규정하고 있다.
그러나, 태양광과 풍력과 같은 신재생에너지 발전사업자를 하기 위해서는 개인이나 기업이 충분한 대지를 확보하거나, 대규모 시설 투자비가 필요한 단점이 있었다.
또한, '그린홈 100호 보급사업'으로 태양광 발전 주택이 많이 공급되고 있지만 각 가정의 전기료 절감과 같은 제한적인 역할만 가능할 뿐 발전사업자로써 역할을 하지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 각 가정에 설치된 태양광 인프라를 이용하여 가용 면적이 제한적인 도심이나 토지 매입 비용이 많이 드는 장소에서도 태양광 발전 시스템을 구축할 수 있는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가정용 태양광 시스템에서 생산된 잔여 전력을 BESS를 통하여 축전(蓄電)하고, 지역 발전사업자들의 네트워크 운영센터내 로컬 통합 관리 시스템과 연결하여 전력거래 입찰을 가능하게 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS와 연결되고, 상기 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하며, 상기 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS로 전송하는 로컬 통합 관리 시스템, 통신망을 통해 상기 로컬 통합 관리 시스템과 통신하는 원격 단말장치를 구비하고, 배터리의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터와 양방향 인버터를 구비하며, 상기 로컬 통합 관리 시스템으로부터 전력 거래 제어 신호 수신 시, 양방향 인버터와 양방향 컨버터를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하도록 하는 전력 거래를 수행하는 하나 이상의 홈 BESS를 포함하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템이 제공된다.
상기 로컬 통합 관리 시스템은 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS와 연결되는 통신부, 상기 통신부를 통해 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 수집부, 상기 수집부에서 수집된 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 발전량 예측부, 상기 발전량 예측부에서 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 상기 통신부를 통해 해당 홈 BESS로 전송하는 전력 할당부를 포함할 수 있다.
상기 발전량 예측부는 거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정하고, 상기 선정된 날짜들의 시간대별 기상 상황을 분석하여 과거 기상 데이터를 산출하며, 미래 시간대별 기상상황을 분석하여 미래 기상 데이터를 산출하고, 상기 산출된 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 근거로 예측 발전량을 도출할 수 있다.
상기 홈 BESS는 하나 이상의 태양광 판넬, 상기 태양광 판넬에서 발전된 전력을 변환하여 출력하는 MPTT 컨버터, 상기 MPTT 컨버터에서 출력된 직류 전압을 상기 배터리의 충전 전압으로 변환하는 충전모드 또는 상기 배터리의 출력 전압을 직류 전압으로 변환하는 방전 모드로 동작하는 양방향 컨버터, 상기 양방향 컨버터에서 출력된 전력 또는 계통의 전력을 공급받아 저장하고, 저장하고 있는 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통에 공급하는 배터리, 상기 직류 전압을 상기 계통의 교류 전압으로 변환하는 방전 모드 또는 상기 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전 모드로 동작하는 양방향 인버터, 상기 양방향 인버터와 연결되고, 통신망을 통해 상기 로컬 통합 관리 시스템으로부터 전력 할당량을 포함하는 전래 거래 제어 신호가 수신되면, 상기 양방향 인버터 및 양방향 컨버터를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행하도록 제어하는 원격 단말장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 로컬 통합 관리 시스템이 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법에 있어서, 통신망을 통해 연결된 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 단계, 상기 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS로 전송하는 단계를 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법이 제공된다.
상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 단계는, 거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정하고, 상기 선정된 날짜들의 시간대별 기상 상황을 분석하여 과거 기상 데이터를 산출하고, 미래 시간대별 기상상황을 분석하여 미래 기상 데이터를 산출하며, 상기 산출된 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 근거로 예측 발전량을 도출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 각 가정에 설치된 태양광 인프라를 이용하여 가용 면적이 제한적인 도심이나 토지 매입 비용이 많이 드는 장소에서도 태양광 발전 시스템을 구축할 수 있다.
또한, 가정용 태양광 시스템에서 생산된 잔여 전력을 BESS를 통하여 축전(蓄電)하고, 지역 발전사업자들의 네트워크 운영센터내 로컬 통합 관리 시스템과 연결하여 전력거래 입찰을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 통합 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 통합 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다. 또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 각 가정에 설치된 태양광 발전 인프라에 BESS(Battery Energy Storage System)와 RTU(Remote Terminal Unit, 이하 원격 단말장치로 칭함)를 추가하여 Home Bess를 구축한다. 여기서, BESS는 양방향 컨버터와 배터리를 포함한다.
가정용 태양광 시스템에서 생산된 잔여 전력을 BESS를 통하여 축전(蓄電)하고, 지역 발전사업자들의 네트워크 운영센터내 LEMS(Local EMS, 이하 로컬 통합 관리 시스템으로 칭함)와 연결하여 전력거래 입찰을 가능하게 한다. 여기서, LEMS는 각 가정에 구비된 HEMS(Home EMS)가 가지고 있는 제어 권한을 가진 시스템일 수 있다.
통합적으로 에너지를 제어하는 로컬 통합 관리 시스템는 원격 단말장치를 통해 각 가정으로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 저장 에너지량 등의 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 빅데이터 기술을 이용하여 분석 및 발전량을 예측한다.
이하 도 2를 참조하면, 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로컬 통합 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템은 각 가정에 설치된 홈 BESS(100), 각 홈 BESS(100)와 통신망을 통해 연결되어 각 홈 BESS(100)를 제어하는 로컬 통합 관리 시스템(LEMS, 200)을 포함한다.
홈 BESS(100)는 통신망을 통해 로컬 통합 관리 시스템(200)과 통신하는 원격 단말장치(160)를 구비하고, 배터리(140)의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터(130)와 양방향 인버터(150)를 구비하여, 로컬 통합 관리 시스템(200)의 제어에 따라 배터리(140)의 충전 또는 방전을 수행한다.
홈 BESS(100)는 양방향 컨버터(130)를 이용하여 태양광 에너지를 이용한 배터리 충전을 통해 계통으로 전력 송전(판매), 야간 에너지를 이용한 전력 판매 같은 다양한 역할을 수행하고, 원격 단말장치(160)와 통신망을 통해 로컬 통합 관리 시스템(200)과 연동한다.
홈 BESS(100)는 로컬 통합 관리 시스템(200)으로부터 전력 할당량을 포함하는 전래 거래 제어 신호가 수신되면, 양방향 인버터(150), 양방향 컨버터(130)를 제어하여 배터리(140)에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행한다.
이러한 홈 BESS(100)는 발전을 위한 태양광 판넬(110), MPPT(Maximum Power Point Tracking, 이하 'MPPT'라 한다) 컨버터(120), 양방향 컨버터(130), 배터리(140), 양방향 인버터(150), 원격 단말장치(RTU, 160)를 포함한다.
태양광 판넬(110)은 막대한 에너지를 지속적으로 발생하며, 수명이 반영구적인 에너지인 태양의 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 디바이스로서, 물리적으로는 화학변화를 동반하지 않기 때문에 환경 오염물질을 발생하지 않는 무공해의 발전 방식이다. 또한, 태양광 판넬(110)은 가동 부분이 없기 때문에 소음이 발생하지 않으며, 연소 부분이 없고 다른 발전방식에 비교하여 비교적 단순한 시스템으로 구성되어 유지보수가 용이하여 무인화 운전이 가능하게 된다.
MPPT 컨버터(120)는 태양광 판넬(110)로부터 출력된 DC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 태양광 판넬(110)의 출력은 일사량 및 온도에 따른 기후 변화와 부하 조건에 따라 특성이 변하기 때문에 태양광 판넬(110)로부터 최대로 전력을 생산하도록 제어한다. 즉, MPPT 컨버터(120)는 태양광 판넬(110)의 출력 DC 전압을 승압시켜 DC 전압을 출력하는 부스트 DC-DC 컨버터 기능과 MPPT 제어 기능을 함께 수행한다. 예를 들면, MPPT 출력 DC전압 범위는 300 내지 600V일 수 있다. 또한, 일사량, 온도 등의 변화에 따라 태양광 판넬(110)의 최대 전력 출력 전압을 추종하는 MPPT 제어를 수행한다. 예를 들면, P&O(Perturbation and Observation) 제어, IncCond(Incremental Conductance), 전력 대 전압 제어 등을 사용할 수 있다. P&O 제어는 태양 전지의 전력과전압을 측정하여 지령 전압을 증가 또는 감소시키는 것이고, IncCond 제어는 태양 전지의 출력 컨덕턴스와 증분컨덕턴스를 비교하여 제어하는 것이고, 전력 대 전압 제어는 전력 대 전압의 기울기를 이용하여 제어하는 것이다. 상기 설명한 MPPT 제어 외에 다른 MPPT 제어 기법을 적용할 수 있음은 물론이다.
양방향 컨버터(130)는 태양광 판넬(110)에서 생성된 직류 전압을 배터리(140)의 충전 전압으로 변환하는 충전모드 또는 배터리(140)의 출력 전압을 직류 전압으로 변환하는 방전 모드로 동작한다.
즉, 양방향 컨버터(130)는 방전 모드에서 배터리(140)에 저장된 전력을 양방향 인버터(150)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 전압으로 DC-DC 변환하여 출력한다. 또한, 양방향 컨버터(130)는 충전 모드에서 태양광 판넬(110)을 통해서 유입되는 충전 전력을 배터리(140)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환한다. 여기서, 충전 전력은 태양광 판넬(110)에서 생산된 전력 또는 계통으로부터 양방향 인버터(150)를 통하여 공급된 전력일 수 있다. 양방향 컨버터(130)는 배터리(140)의 충전 또는 방전이 필요없는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화할 수도 있다.
배터리(140)는 태양광 판넬(110)에서 생산된 전력 또는 계통의 전력을 양방향 컨버터(140)를 통해 공급받아 저장하고, 저장하고 있는 전력중에서 로컬 통합 관리 시스템(200)에서 정해진 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급한다.
배터리(140)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다. 이러한 배터리(140)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들어 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다. 배터리(140)는 홈 BESS(100)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 그 개수를 결정할 수 있다.
양방향 인버터(150)는 직류 전압을 계통의 교류 전압으로 변환하는 방전 모드 또는 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전 모드로 동작한다.
즉, 양방향 인버터(150)는 방전 모드에서 태양광 판넬(110) 또는 배터리(140)로부터 출력된 직류 전압을 계통의 교류 전압으로 변환하여 출력한다. 또한, 양방향 인버터(150)는 충전 모드에서 계통의 전력을 배터리(140)에 저장하기 위하여, 계통의 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하여 출력한다. 양방향 인버터(150)는 계통으로 출력되는 교류 전압으로부터 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있으며, 무효 전력 발생을 억제하기 위하여 양방향 인버터(150)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL(Phase Locked Loop)) 회로를 포함할 수 있다.
그 밖에, 양방향 인버터(150)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.
양방향 인버터(150)는 태양광 판넬(110)에서 생산된 전력이나 배터리(140)에 저장된 전력을 계통으로 공급할 필요가 없는 경우, 또는 배터리(140)를 충전할 때에 계통의 전력을 필요로 하지 않는 경우 등에는 전력 소비를 최소화하기 위하여 양방향 인버터(150)의 동작을 중지시킬 수도 있다.
원격 단말장치(160)는 양방향 인버터(150)와 연결되고, 통신망을 통해 로컬 통합 관리 시스템(200)과 통신한다. 원격 단말장치(160)를 통해 각 지역 발전 사업자의 네트워크 운영센터 내 로컬 통합 관리 시스템(200)과 연결된다.
원격 단말장치(160)는 로컬 통합 관리 시스템(200)으로부터 전력 할당량을 포함하는 전래 거래 제어 신호가 수신되면, 양방향 인버터(150), 양방향 컨버터(130)를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행하도록 제어한다.
로컬 통합 관리 시스템(200)은 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS(100)와 연결되고, 홈 BESS(100)로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출한다. 그런 후, 로컬 통합 관리 시스템(200)은 예측 발전량을 근거로 각 가정의 전력 거래를 위한 전력 할당량을 산출하고, 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS(100)로 전송한다.
로컬 통합 관리 시스템(200)은 홈 BESS(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 시스템의 동작 모드 예를 들면 발전된 전력을 계통에 공급할 것인지, 배터리(140)에 저장할 것인지, 계통으로부터의 전력을 배터리(140)에 저장할 것인지의 여부 등을 결정한다.
또한, 로컬 통합 관리 시스템(200)은 양방향 인버터(150), 양방향 컨버터(130) 각각의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 전송한다. 여기서, 제어 신호는 각각의 컨버터 또는 인버터의 입력 전압에 따른 듀티 비 최적 제어를 통해 컨버터 또는 인버터의 전력 변환에 따른 손실을 최소화한다. 이를 위해 통합 관리 시스템(200)은 양방향 인버터(150), 양방향 컨버터(130)의 각각의 입력단에서 전압, 전류, 온도를 감지한 신호를 제공받아, 이러한 감지신호들을 기초로 제어 신호를 전송한다.
로컬 통합 관리 시스템(200)은 계통으로부터 계통 상황에 따른 계통의 전압, 전류, 온도 등을 포함하는 계통 정보를 제공받는다. 로컬 통합 제어 시스템(200)은 이러한 계통 정보에 따라 계통의 이상 상황 발생 여부, 복전 여부 등을 판단하고, 계통으로의 전력 공급을 차단제어, 복전 후 계통 연계 시 양방향 인버터의 출력과 계통의 공급 전력의 매칭 제어를 통해 단독 운전 방지 제어를 수행한다.
이러한 로컬 통합 관리 시스템(200)에 대해 도 3을 참조하면, 로컬 통합 관리 시스템(200)은 통신부(210), 수집부(220), 발전량 예측부(230), 전력 할당부(240)를 포함한다.
통신부(210)는 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS(100)와 연결된다.
수집부(220)는 통신부(210)를 통해 홈 BESS(100)로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집한다.
발전량 예측부(230)는 수집부(210)에서 수집된 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 근거로 예측 발전량을 도출한다.
발전량 예측부(230)는 거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정하고, 상기 선정된 날짜들의 시간대별 기상 상황을 분석하여 과거 기상 데이터를 산출하며, 미래 시간대별 기상상황을 분석하여 미래 기상 데이터를 산출하고, 상기 산출된 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 근거로 예측 발전량을 도출한다.
즉, 발전량 예측부(230)는 일몰, 일출 데이터를 이용하여 거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정한다. 이때, 발전량 예측부(230)는 최대한 많은 과거 데이터를 이용하기 위하여 5년 이상의 날짜를 선정할 수 있고, 일몰, 일출 데이터가 기 설정된 일정 값 이상(예컨대, 80%이상임) 동일한 과거 날짜들을 선정할 수 있다.
그런 후, 발전량 예측부(230)는 선정된 과거 날짜들의 시간대별 기상상황 평균값을 구하여 과거 기상 데이터로 산출한다. 이때, 발전량 예측부(230)는 구름양, 일사량 등의 시간대별 평균값을 과거 기상 데이터로 산출할 수 있다.
그런 후, 발전량 예측부(230)는 기상 예보 시스템으로부터 미래 시간대별 기상상황을 수집하고, 수집된 미래 시간대별 기상 상황 평균값을 구하여 미래 기상 데이터로 산출한다. 발전량 예측부(230)는 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 분석하여 예측 기상 데이터를 도출한다. 발전량 예측부는 예측 기상 데이터와 기 설정된 일정 값(예컨대, 90%) 이상 동일한 과거 기상 데이터를 갖는 날짜의 태양광 발전량을 확인하고, 확인된 태양광 발전량을 예측 발전량으로 도출할 수 있다.
전력 할당부(240)는 발전량 예측부(230)에서 도출된 예측 발전량을 근거로 각 가정의 전력 거래를 위한 전력 할당량을 산출하고, 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS(100)로 전송한다.
즉, 전력 할당부(240)는 해당 가정의 배터리 전력, 전력 소비량 등을 확인하고, 예측 발전량, 배터리 전력, 전력 소비량 등을 이용하여 전력 거래를 위한 전력 할당량을 산출한다. 예컨대, 전력 할당부(240)는 예측 발전량과 배터리 전력의 합에서 전력 소비량을 뺀 전력의 일정 비율을 전력 할당량으로 산출할 수 있다. 그런 후, 전력 할당부(240)는 전력 할당량, 홈 BESS 식별정보 등을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 통신부를 통해 해당 홈 BESS(100)로 전송한다.
이러한 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법은 프로그램으로 작성 가능하며, 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법에 관한 프로그램은 전자장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(Readable Media)에 저장되고, 전자장치에 의하여 읽혀지고 실행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 홈 BESS
110 : 태양광 판넬
120 : MPPT 컨버터 130 : 양방향 컨버터
140 : 배터리 150 : 양방향 인버터
160 : 원격 단말장치 200 : 로컬 통합 관리 시스템
210 : 통신부 220 : 수집부
30 : 발전량 예측부 240 : 전력 할당부
120 : MPPT 컨버터 130 : 양방향 컨버터
140 : 배터리 150 : 양방향 인버터
160 : 원격 단말장치 200 : 로컬 통합 관리 시스템
210 : 통신부 220 : 수집부
30 : 발전량 예측부 240 : 전력 할당부
Claims (6)
- 통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS(Hone Battery Energy Storage System)와 연결되고, 상기 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하며, 상기 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS로 전송하는 로컬 통합 관리 시스템; 및
통신망을 통해 상기 로컬 통합 관리 시스템과 통신하는 원격 단말장치를 구비하고, 배터리의 충전 또는 방전을 위한 양방향 컨버터와 양방향 인버터를 구비하며, 상기 로컬 통합 관리 시스템으로부터 전력 거래 제어 신호 수신 시, 양방향 인버터와 양방향 컨버터를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하도록 하는 전력 거래를 수행하는 하나 이상의 홈 BESS;
를 포함하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 로컬 통합 관리 시스템은,
통신망을 통해 적어도 하나 이상의 홈 BESS와 연결되는 통신부;
상기 통신부를 통해 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 수집부;
상기 수집부에서 수집된 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 발전량 예측부;
상기 발전량 예측부에서 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 상기 통신부를 통해 해당 홈 BESS로 전송하는 전력 할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 발전량 예측부는 거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정하고, 상기 선정된 날짜들의 시간대별 기상 상황을 분석하여 과거 기상 데이터를 산출하며, 미래 시간대별 기상상황을 분석하여 미래 기상 데이터를 산출하고, 상기 산출된 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 근거로 예측 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 홈 BESS는 하나 이상의 태양광 판넬;
상기 태양광 판넬에서 발전된 전력을 변환하여 출력하는 MPTT 컨버터;
상기 MPTT 컨버터에서 출력된 직류 전압을 상기 배터리의 충전 전압으로 변환하는 충전모드 또는 상기 배터리의 출력 전압을 직류 전압으로 변환하는 방전 모드로 동작하는 양방향 컨버터;
상기 양방향 컨버터에서 출력된 전력 또는 계통의 전력을 공급받아 저장하고, 저장하고 있는 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통에 공급하는 배터리;
상기 직류 전압을 상기 계통의 교류 전압으로 변환하는 방전 모드 또는 상기 계통의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 충전 모드로 동작하는 양방향 인버터; 및
상기 양방향 인버터와 연결되고, 통신망을 통해 상기 로컬 통합 관리 시스템으로부터 전력 할당량을 포함하는 전래 거래 제어 신호가 수신되면, 상기 양방향 인버터 및 양방향 컨버터를 제어하여 배터리에 저장된 전력중에서 상기 전력 할당량에 해당하는 전력을 계통으로 공급하는 전력 거래를 수행하도록 제어하는 원격 단말장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템.
- 로컬 통합 관리 시스템이 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법에 있어서,
통신망을 통해 연결된 홈 BESS로부터 태양광 발전량, 기상 데이터, 배터리 전력, 전력 소비량 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 단계;
상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 단계;
상기 도출된 예측 발전량을 근거로 해당 가정의 전력 할당량을 산출하고, 상기 산출된 전력 할당량을 포함하는 전력 거래 제어 신호를 해당 홈 BESS로 전송하는 단계;
를 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 수집된 정보를 근거로 예측 발전량을 도출하는 단계는,
거래일과 동일 환경의 과거 날짜들을 선정하고, 상기 선정된 날짜들의 시간대별 기상 상황을 분석하여 과거 기상 데이터를 산출하고, 미래 시간대별 기상상황을 분석하여 미래 기상 데이터를 산출하며, 상기 산출된 과거 기상 데이터와 미래 기상 데이터를 근거로 예측 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 방법.
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