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KR101984484B1 - Dc 마이크로그리드용 dc 전력 서버 - Google Patents

Dc 마이크로그리드용 dc 전력 서버 Download PDF

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KR101984484B1
KR101984484B1 KR1020167027560A KR20167027560A KR101984484B1 KR 101984484 B1 KR101984484 B1 KR 101984484B1 KR 1020167027560 A KR1020167027560 A KR 1020167027560A KR 20167027560 A KR20167027560 A KR 20167027560A KR 101984484 B1 KR101984484 B1 KR 101984484B1
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KR
South Korea
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power
bus
energy source
loads
server
Prior art date
Application number
KR1020167027560A
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English (en)
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KR20160130283A (ko
Inventor
두샨 브르흐리크
존 사우셀레
다니엘 프레고시
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20160130283A publication Critical patent/KR20160130283A/ko
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Abstract

빌딩의 직류 마이크로그리드를 서빙하도록 구성된 직류 전력 서버가 개시된다. 상기 직류 전력 서버는 직류 전력을 상기 빌딩의 직류 부하들에 제공하도록 상기 직류 전력 서버로부터 연장되는 브랜치 회로들을 갖는 직류 버스를 포함한다. 상기 직류 전력 서버는 국소적 에너지 소스 및 국소적 에너지 저장장치를 교류 전기 그리드에 부착하지 않고서 상기 직류 마이크로그리드에 직접적으로 통합한다.

Description

DC 마이크로그리드용 DC 전력 서버{DC POWER SERVER FOR A DC MICROGRID}
본 출원은 2014년 3월 6일자로 출원된 "DC 전력 서버"라는 제목의 미국 가출원 번호 61/948,927에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 문서에 개시된 디바이스는 직류 마이크로그리드(microgrid)에 관한 것이며, 특히 직류 마이크로그리드용 직류 전력 서버에 관한 것이다.
상업용 빌딩 내의 배전 시스템은 상기 빌딩 전체의 부하들에 전력을 안전하게 분배하기 위한 책임이 있다. 통상의 배전 시스템은 미터링 디바이스, 보호 장치(과전류, 과전압, 과전력 등), 스위칭 디바이스, 변압기, 제어기, 및 컨덕터와 같은 구성요소들로 이루어진다. 통상의 상업용 빌딩 내에서는, 교류(AC) 전력이 스위치보드 또는 패널보드를 통해 부하들로 배전된다. 패널보드는, 내셔널 일렉트릭 코드에서 규정한 바와 같이, 전력을 빌딩 부하들 또는 그 관련 회로들에 배전하는 버스들과 브랜치 회로들에 대한 과전류 보호 디바이스를 위한 인클로저(enclosure)다. 상업용 빌딩에서 조명에 대한 전력은 통상 전용 패널보드들을 통해 배전되고, 상기 조명에 대한 전력 흐름은 대응하는 브랜치 회로들 상의 과전류 보호 디바이스들에 의해 제어된다. 조명 패널보드들은 흔히 벽에 설치되고, 그 패널보드의 물리적 크기 및 용량 규격들은 산업 내에 표준화되어있다.
재생가능 에너지 기술이 진보함에 따라, 많은 상업적 빌딩 소유자들 또는 임차인들은 재생가능 에너지 자산들의 사용을 고려하고 있다. 하지만, 광범위한 재생가능 에너지의 대규모 사용은, 공익사업자 및 전력 회사로 하여금 배전 기반시설의 간헐성의 영향을 안전하고 신뢰가능하게 완화하게 하면서도, 그 재생가능 에너지 자산들이 빌딩 소유자들에게 매력적인 수익이 될 때에만 달성될 것이다. 재생가능하게 에너지 자산들을 활용하는 데 있어 상업적 빌딩의 배전 시스템을 제공하기 위한 현재의 시스템들은 몇 가지 단점들을 갖고 있다.
도 1은 빌딩의 배전 시스템에 온-사이트(on-site) 광발전(PV) 시스템을 통합하기 위한 일반적인 시스템(100)을 도시한다. PV 어레이(104)는 빌딩용 전력을 발생시키기 위해 온-사이트에 제공된다. PV 어레이(104)는 예를 들면 빌딩의 지붕에 위치될 수 있다. PV 어레이(104)는 낮 시간과 날씨에 따라 변화하는 양의 직류(DC) 전력을 발생시킨다. 상기 PV 어레이(104)는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터(108)에 접속된다. 상기 인버터(108)는 빌딩의 스위치보드 또는 패널보드를 통해 AC 전기 그리드(112)에 접속된다. 빌딩의 배전 시스템은 전기 그리드(112)로부터 직접적으로 AC 전력을 끌어낸다. 상기 빌딩의 배전 시스템이 전력을 DC 부하들(116)에 제공하기 위하여, 상기 전기 그리드(112)로부터 끌어낸 AC 전력은 DC 전력으로 변환되어야 한다. DC 전력을 상기 DC 부하들(116)에 제공하기 위하여 상기 DC 부하들(116)과 상기 빌딩의 배전 시스템 사이에는 정류기들(120)이 접속되어야 한다.
상기 시스템(100)은 상기 시스템(100)의 비용 효율을 낮추는 비효율성을 가지며, 따라서 빌딩 소유자들에게는 매력적이지 않다. 상기 인버터(108)는 일반적으로 대략 3%~8%의 변환 손실을 갖는다. 이러한 변환 손실은 상기 인버터(108)의 디자인에 따라서 그리고 날씨와 같은 동작 조건들에 따라서 더욱 높아질 수 있다. 상기 인버터(108)는 또한 하루 중 상기 PV 어레이(104) 상에 햇빛이 적게 비추는 시간에서와 같이 부분적인 용량을 동작시킬 때 손실을 증가시킨다. 또한, DC 부하들(116)이 상업용 빌딩에서 더욱 일반적이 됨에 따라, 상기 정류기들(120)과 연관된 변환 손실들은 점점 관련성이 높아지고 있다. 상업용 빌딩에서 공통 DC 부하들은 고체 상태 LED 조명, 형광등 조명, IT 설비, 전기 차량 충전기, DC 모터, 및 가변 주파수 드라이브들(VFDs)을 포함한다. 이들 부하들에 대한 일반적인 정류 손실은 4%~25% 사이의 범위에 있다. DC로부터 AC로의 변환과 DC 부하들에 전력을 공급하기 위한 AC로부터 DC로의 변환은 빌딩에 의해 실제로 활용되는 전체 PV 에너지량에서 상당한 감소를 일으킨다. 또한, DC에서 AC로 및 AC에서 DC로의 에너지 변환들을 위해 요구된 추가의 전자장치들로 인해 시스템의 신뢰성이 감소된다.
시스템(100)은 또한 전기 그리드(112) 상의 정전(power outage) 동안 상기 PV 어레이(104)로부터 상기 빌딩으로 어떠한 전력도 공급할 수 없다. 상기 PV 어레이(104)가 빌딩의 배전 시스템에 직접적으로 접속되지 않으므로, 상기 PV 어레이(104)와 상기 빌딩 부하들 사이의 경로에서 전기 그리드(112)는 유효하게 된다. 그리드 정전 동안 중요한 부하들에 대해 온-사이트 재생가능 에너지의 전달을 가능하게 하기 위해, 정교한 그리드-형성 인버터들을 갖는 고정적인 에너지 저장 디바이스들과 전송 스위치들이 AC 기반 시스템(100)에 제공되어야 하며, 이를 통해 빌딩의 배전 시스템을 동작하고 아일랜드 모드(islanded mode)에서 상기 PV 어레이(104)를 활용한다.
상기 시스템(100)의 상기 PV 어레이(104)가 상기 전기 그리드(112)에 직접적으로 결합되어 있으므로, 상기 시스템(100)은 어떠한 규제 사항을 받게 될 수 있으며, 빌딩 소유자는 상기 시스템(100)을 동작시키기 전에 상기 전기 그리드(112)를 운영하는 유틸리티 회사로부터 허락을 얻어야만 한다. 일반적으로 빌딩 소유자는 상기 유틸리티 회사와 상호접속동의를 획득해야만 하며, 이러한 것은 상기 빌딩 소유자에게 어떤 요금 및 다른 비용을 지불하게 할 수 있다.
요구되는 것은 재생가능 에너지 자산들을 빌딩의 배전 시스템에 통합하는 전력 서버가 되며, 이러한 것은 상기 전기 그리드에 대한 직접적인 연결 없이 소스들로부터 부하들로 가장 효율적인 에너지 전달을 가능하게 하고, 그에 따라 상기 재생가능 에너지 자산들은 상기 전기 그리드로부터 분리하여 상기 빌딩에 전력을 제공할 수 있다.
재생가능 에너지 자산들을 빌딩의 DC 마이크로그리드(microgrid)에 통합하는 DC 전력 서버(204)가 개발되었다. 상기 DC 전력 서버(204)는: 인클로저(enclosure); 상기 인클로저 내에 배치된 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 빌딩의 직류 부하들과 접속되어 직류 전력을 상기 직류 부하들에 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 직류 버스; 전기 그리드에 접속되고 상기 전기 그리드로부터 교류 전력을 수신하도록 구성된 전기 그리드 접속부; 상기 인클로저 내에 배치되고 상기 전기 그리드 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속되는 정류기 회로로서, 상기 전기 그리드 접속부로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환함으로써 상기 직류 버스에 직류 전력을 제공하도록 구성된, 상기 정류기 회로; 에너지 소스에 접속되고 상기 에너지 소스로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 에너지 소스 접속부로서, 상기 에너지 소스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하기 위해 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 에너지 소스 접속부; 및 상기 전기 그리드 및 상기 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성된 시스템 제어기를 포함한다.
재생가능 에너지 자산들을 빌딩의 DC 마이크로그리드에 통합하는 배전 시스템이 개발되었다. 상기 배전 시스템은: 제 1 에너지 소스; 상기 빌딩의 제 1 그룹의 직류 부하들; 및 상기 제 1 에너지 소스와 상기 제 1 그룹의 직류 부하들 사이에 접속된 제 1 직류 전력 서버를 포함한다. 상기 제 1 직류 전력 서버는: 인클로저; 상기 인클로저 내에 배치된 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 제 1 그룹의 직류 부하들과 접속되어 직류 전력을 상기 제 1 그룹의 직류 부하들에 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 직류 버스; 전기 그리드에 접속되고 상기 전기 그리드로부터 교류 전력을 수신하도록 구성된 전기 그리드 접속부; 상기 인클로저 내에 배치되고 상기 전기 그리드 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속되는 정류기 회로로서, 상기 전기 그리드 접속부로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환함으로써 상기 직류 버스에 직류 전력을 제공하도록 구성된, 상기 정류기 회로; 제 1 에너지 소스에 접속되고 상기 제 1 에너지 소스로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 에너지 소스 접속부로서, 상기 제 1 에너지 소스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하기 위해 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 에너지 소스 접속부; 및 상기 전기 그리드 및 상기 제 1 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성된 시스템 제어기를 포함한다.
DC 전력 서버의 전술한 양태들과 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 보여지는 다음의 상세한 설명에서 설명된다.
도 1은 온-사이트 PV 시스템을 빌딩의 배전 시스템에 통합하기 위한 통상의 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 DC 전력 서버를 갖는 배전 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 DC 전력 서버의 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 비상 부하들을 갖는 DC 마이크로그리드를 서빙하기 위한 DC 전력 서버의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 다수의 DC 마이크로그리드들을 갖는 배전 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 다수의 DC 마이크로그래드들을 갖는 배전 시스템에 대한 여분의 구성들을 도시하는 도면.
본 개시의 원리에 대한 이해를 증진시킬 목적으로, 도면에서 도시되고 다음의 상세한 설명에 기재된 실시예들에 대한 참조가 이제 이루어질 것이다. 본 개시의 범위는 그에 의해 제한되지 않도록 의도하고 있다. 또한, 본 개시는, 본 개시에 속하는 당업자들에게서 일어날 수 있을, 설명된 실시예들에 대한 임의의 변경들과 수정들을 포함하며, 본 개시의 원리들의 추가의 응용들을 포함한다.
도 2는 DC 전력 서버(204)를 갖는 배전 시스템(200)을 도시한다. DC 전력 서버(204)는 빌딩의 DC 부하들에 대한 DC 전력의 배전용 DC 마이크로그리드(DC microgrid)(208)를 확립하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, DC 부하들은 DC 조명(212), DC 통풍 팬(216), 다른 DC 부하들(220)을 포함한다. 상기 DC 조명(212)은 고체 LED 조명 또는 DC 전력으로 동작하는 임의의 다른 조명 장비를 포함한다. 한 실시예에서, 상기 DC 통풍 팬들(216)은 DC 전력으로 동작하는 커다란 산업용 천장 팬들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 다른 DC 부하들(220)은 포크-리프트 충전기(fork-lift charger)와 같은 전기차량 충전기들, DC 모터들, 및 가변 주파수 드라이브들(VFDs)을 갖는 모터들을 포함한다.
상기 DC 마이크로그리드(208)의 DC 버스(224)는 DC 전력을 DC 조명(212), DC 통풍 팬(216), 다른 DC 부하들(220)을 포함하는 빌딩의 DC 부하들에 배전한다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 버스(224)는 380 볼트의 공칭 전압을 갖는다. 한 실시예에서, 상기 DC 버스(224)는 HRMG(High Resistance Midpoint Ground)로 구성된다. 접지 사고(ground fault)가 발생한다면, 미드포인트 그라운딩 저항기들이 상기 접지 사고 디바이스를 통해 그라운드로 흐를 수 있는 전류량을 안전한 레벨들로 제한한다.
일부 실시예들에서, 비상 DC 부하들은 상기 DC 버스(224)에 직접적으로 접속된다. 한 실시예에서, 상기 DC 조명(212)은 비상 DC 부하가 된다. 다른 비-비상 DC 부하들은 보조(supplemental) DC 버스를 통해 접속된다. 상기 보조 DC 버스는 컨택터(contactor)와 같은 접속 수단을 통하여 상기 DC 버스(224)로부터 선택적으로 접속 및 단절된다. 이러한 실시예가 하기에 도 4와 관련하여 더욱 상세하게 기술된다.
상기 DC 전력 서버(204)는 전력을 상기 DC 마이크로그리드(208)에 제공하기 위해 다수의 에너지 소스들을 결합하도록 구성된다. 상기 DC 마이크로그리드(208)에 DC 전력을 제공하기 위해 국소적(local) 재생가능 에너지 소스(228)가 상기 DC 전력 서버(204)에 접속된다. 일부 실시예들에서, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 상기 빌딩용 DC 전력을 발생시키도록 구성된 온-사이트 PV 어레이다. 다른 실시예들에서, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 DC 전력을 발생시키도록 구성된 온-사이트 풍력 또는 수력 시스템들(on-site wind or hydro systems)을 포함한다. 다른 실시예들은 DE 전력을 발생시키도록 구성된 가스 또는 연료 셀 시스템과 같은 비-재생가능 에너지 소스들을 포함한다. 상기 DC 마이크로그리드(208)에 전력을 제공하고 그로부터 에너지를 저장하기 위해 상기 DC 전력 서버(204)에 국소적 에너지 저장장치(232)가 또한 접속된다. 한 실시예에서, 상기 국소적 에너지 저장장치(232)는 온-사이트 배터리 시스템다. 다른 실시예에서, 상기 국소적 에너지 저장장치(232)는 상기 DC 전력 서버(204)의 인클로저 내부에 포함된 작은 배터리다. 상기 DC 전력 서버(204)는 또한 전기 그리드(236)에 접속되며, 상기 전기 그리드로부터 상기 DC 전력 서버(204)는 AC 전력을 끌어낸다. 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 전기 그리드로부터 끌어낸 AC 전력을 상기 DC 마이크로그리드(208)용 DC 전력으로 변환하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 또한 임의의 DC 전력 소스들을 AC 전력으로 변환함으로써 상기 전기 그리드(236)에 전력을 전달하도록 구성된다.
상기 시스템(200)은 또한 에너지 관리 게이트웨이(240)를 포함한다. 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 국소적 재생가능 에너지 소스(228)의 전력 생산 관리, 상기 DC 마이크로그리드(208) 상의 DC 부하들에 대한 배전, 상기 국소적 에너지 저장장치(232)의 충방전, 및 상기 전기 그리드(236)로부터의 전력의 활용에 대한 책임이 있다. 한 실시예에서, 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 피크 부하 감소, 수요 전력 요금(demand charge) 감소, 부하 시프팅, 및 수요 응답 참여(demand response participation)를 가능하게 하기 위해 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228) 및 상기 국소적 에너지 저장장치(232)를 활용하도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 상기 DC 버스(224)의 최적 전압을 설정하도록 상기 DC 전력 서버(204)와 통신한다.
통상의 시스템(100)과 다르게, 상기 시스템(200)은 상기 전기 그리드(236) 상의 정전의 경우에서조차도 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)에 의해 발생된 전력을 활용하도록 구성된다. 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 상기 전기 그리드(236)에 직접적으로 접속되지 않았으므로, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 상기 전기 그리드(236) 상의 정전 동안에도 동작가능하게 유지된다. 그와 같은 정전의 경우에, 상기 DC 전력 서버는 상기 시스템(200)을 상기 전기 그리드(236)로부터 분리하도록 구성된다. 상기 시스템(200)은 아일랜드 모드(island mode)에서 동작하도록 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228) 및 상기 국소적 에너지 저장장치(232)를 활용하고, 상기 DC 마이크로그리드(208) 상의 일부 또는 모든 DC 부하들에 전력을 제공하는 것을 지속한다. 또한, 상기 시스템(200)을 상기 전기 그리드로부터 분리함으로써, 상기 시스템(200)은 유틸리티 작업자들이 상기 고장을 해소하기 위해 상기 전기 그리드(236)에 대해 필요한 수리를 하는 동안 이들에 대한 부상을 감수하지 않아도 된다.
상기 시스템(200)의 에너지 보안을 더욱 강화하기 위해, 상기 전기 그리드(236) 상의 정전 동안 동작할 때, 상기 전력 서버(204) 및 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는, 상기 시스템(200)이 상기 전기 그리드(236)로부터 AC 전력을 끌어내지 않고서 동작할 수 있는 시간의 양을 최대화하기 위해 상기 DC 부하들 또는 상기 DC 마이크로그리드(208)의 동작 상태를 조종할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 전기 그리드(236) 상의 정전 동안 아일랜드 모드에서 동작할 때, 상기 전력 서버(204)는 감소된 동작 레벨들로 상기 DC 마이크로그리드(208) 상의 하나 이상의 DC 부하들을 동작하도록 구성된다. 전력이 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)로부터 이용가능하다면, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 국소적 에너지 저장장치(232)로부터 전력을 이용하는 것보다 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)로부터 전력을 사용하는 것을 우선하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 이러한 전략은 상기 빌딩에 대한 요구된 비상 조명을 제공하는데 활용될 수 있다.
상기 DC 전력 서버(204)가 상기 전기 그리드(236)로부터 상기 DC 마이크로그리드(208)를 분리하므로, 상기 DC 마이크로그리드(208) 상의 디바이스들은 상기 DC 버스(224)를 통해 신뢰가능하게 통신할 수 있게 된다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228), 상기 국소적 에너지 저장장치(232) 또는 다른 DC 전력 서버들과 통신하도록 전력 라인 통신 장비들을 사용하도록 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들의 동작 상태를 제어하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는, 상기 DC 부하들과 접속된 센서들 또는 상기 DC 버스(224)에 부착된 센서들과 통신함으로써 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들을 모니터하도록 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 하나 이상의 불빛들이 번쩍이거나(flash) 또는 흐릿하게(dim) 하도록 상기 DC 조명(212)를 제어하는 것과 같이 DC 로드의 동작 상태를 제어함으로써 빌딩의 입주자들에게 시스템 고장 또는 다른 동작 상황을 시각적으로 전달하도록 구성된다. 또한, 일부 실시예들에서, 상기 DC 버스(224) 상의 일부 DC 부하들은 서로 간에 통신하도록 구성된다. 상기 DC 버스(224) 상의 전력 라인 통신 장비들을 사용하여 통신함으로써, 추가의 네트워킹 장비, 제어 와이어, 무선 인터페이스에 대한 필요성이 생략될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 다른 DC 부하들(220)은 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들이 인터넷을 통해 통신할 수 있도록 하기 위해 상기 인터넷에 접속된 네트워킹 디바이스를 포함한다. 특히, 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들은 전력 라인 통신 장비들을 사용하여 상기 네트워킹 디바이스와 통신하고, 상기 네트워킹 디바이스는 상기 인터넷으로 통신을 라우팅한다.
상기 시스템(200)은 빌딩의 기존의 배전 시스템에 용이하게 설치될 수 있다. 기존의 빌딩들은 대체로 3상 AC 전력에 의해 서빙된다. 하지만, 많은 상업적 조명들은 단상 AC 전력으로 동작한다. 일부 기존의 빌딩들에서는, 별개의 회로 브랜치들이 상기 빌딩의 상이한 영역들에서 AC 조명을 서빙하기 위해 존재한다. 세 개의 AC 상들에 걸쳐 단상 AC 조명을 배분하여 밸런싱하는 것이 일반적이다. 이러한 경우에, 밸런스된 회로에는 전류가 흐르지 않거나 거의 흐르지 않으므로 단일의 중성 도체 배선(single neutral conductor wire)이 통상적으로 3상 회로들 사이에서 공유되며, 상기 중성 도체에 흐르는 최대 전류는 다른 두 상들이 오프될 때의 한 상의 회로의 전류가 될 뿐이다. 또한, 기존의 빌딩들과 새로운 빌딩들조차도 오래되고 비효율적인 조명의 최대 전류 전달(draw)을 위해 치수화된 배선이거나 또는 더 새로운 에너지 효율의 조명에 대한 것보다 지나치게 큰 배선을 갖는 것이 일반적이다.
한 실시예에서, AC 조명을 위한 기존의 회로 브랜치들의 공유된 중성 도체들이 상기 DC 버스(224)를 위한 도체들로서 사용된다. 특히, 상기 공유된 중성 도체들은 상기 DC 조명들(212)에 대응하는 상기 DC 버스(224)의 브랜치들에 사용된다. 이러한 실시예는 AC 조명을 갖는 기존의 빌딩들에 대해 DC 조명을 활용하도록 용이하게 설치될 수 있게 하며 또한 시작부터 DC 조명을 갖도록 설계된 새로운 빌딩에서도 통상적이며 비용 효율적인 AC 배선 장비들을 사용할 수 있게 하는 이점을 갖는다.
도 3은 DC 전력 서버(204)의 더욱 상세한 설명을 도시한다. 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228), 상기 국소적 에너지 소스(232), 및 상기 전기 그리드(236)로부터의 접속들을 허용하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 추가의 에너지 소스들로부터의 접속들을 허용하도록 구성된다. 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 DC 버스(224)에서 에너지 소스들을 결합한다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 과전류 및 과전압 보호를 위해 각각에 대해 DC 버스(224)를 따라 주 차단기(304) 및 서지 보호부(surge protection)(308)를 포함한다. 상기 DC 버스(224)는 상기 DC 전력 서버(204)를 빠져나가며, 상기 DC 조명(212), 상기 DC 통풍 팬(216), 및 상기 다른 DC 부하들(220)을 포함하는 상기 DC 마이크로그리드(208)의 DC 부하들에 전력을 배분하는 복수의 브랜치 회로들(312)을 갖는다. 상기 DC 버스(224)로부터 상기 브랜치 회로들(312)을 선택적으로 단절하기 위해 상기 브랜치 회로들(312)을 따라 부하 컨택터들(316)이 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 브랜치 회로들(312)의 각각은 상기 브랜치 회로들(312)의 각각에 대한 추가적인 과전류 보호를 제공하도록 구성된 보조 차단기들(320)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 아크-결함(arc-fault)이 검출되면 각각의 상기 브랜치 회로(312)는 상기 브랜치 회로(312)를 차단하도록 구성된 아크-결함 검출 유닛(318)를 갖는다.
상기 전기 그리드(236)는 정류기들(324)을 통해 상기 DC 버스(224)에 통합된다. 일부 실시예들에서, 상기 정류기들(324)은 요구된 정격 전력(power rating)에 도달하기 위해 병렬로 동작하는 복수의 정류 회로들이다. 다른 실시예에서, 상기 정류기들(324)은 단일 정류 회로가 된다. 또 다른 실시예들에서는, 상기 정류기들(324)은 정류 회로들 중 하나가 고장나는 경우에 사용하기 위한 여분의 정류 회로들을 포함한다. 한 실시예에서, 하나의 정류 회로가 고장나는 경우에, 상기 정류기들(324)은 부분적 용량에서 동작하도록 구성되며, 상기 DC 부하들이 필요하다면 부분적 용량에서 동작하도록 구성된다. 또 다른 실시예들에서, 상기 정류기들(324)의 피크 효율을 가능하게 하기 위해, 상기 정류기들(324)은 상기 정류기들(324)의 하나 이상의 정류기 스테이지를 디스에이블함으로써 상기 전기 그리드(236)로부터 요구된 에너지량에 따른 부분적 용량에서 동작하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 주 AC 차단기(328)가 또한 전기 그리드(236)로부터의 입력에 대한 과전류 보호를 위해 제공된다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 정류기들(324)을 동작하기 위한 정류기 제어기(332)를 포함한다. 상기 정류기들(324)의 DC 출력은 상기 DC 버스(224)에 접속된다. 한 실시예에서, 상기 정류기들(324)의 DC 출력은 차단 다이오드들(breaking diodes)(336)을 통해 상기 DC 버스(224)에 접속된다. 상기 차단 다이오드들(336)은 상기 DC 버스(224)로부터 상기 정류기들(324)로 역으로 흐르는 것을 방지하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 다른 유형의 역 전류 방지가 사용된다.
상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 DC 버스(224)에 직접적으로 통합된다. 한 실시예에서, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)는 상기 차단 다이오드들(336)을 통해 상기 DC 버스(224)에 통합된다. 상기 차단 다이오드들(336)은 상기 DC 버스(224)로부터 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)로 역으로 흐르는 전류를 방지한다.
상기 국소적 에너지 저장장치(232)는 상기 DC 버스(224)에 직접적으로 통합된다. 일부 실시예들에서, 상기 국소적 에너지 저장장치(232)는 전력 전자장치들(340)을 통해 상기 DC 버스(224)에 통합된다. 상기 전력 전자장치들(340)은 상기 국소적 에너지 저장장치(232)의 전압들을 상기 DC 버스(224)의 공칭 전압으로 변환하도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 전력 전자장치들(340)은 전압들을 스텝핑 다운하기 위한 버크 컨버터(buck converter) 및 전압들을 스텝핑 업하기 위한 부스트 컨버터(boost converter)를 포함한다. 한 실시예에서, 상기 전력 전자장치들은 또한 상기 국소적 에너지 저장장치(232)의 충방전을 제어하도록 구성된다.
상기 DC 전력 서버(204)는 시스템 제어기(344)를 포함한다. 상기 시스템 제어기(344)는 상기 DC 전력 서버(204)의 다양한 구성요소들을 동작시키고 그들과 상호작용하도록 구성된다. 상기 시스템 제어기는 상기 전력 전자장치들(340), 상기 정류기 제어기(332), 및 상기 부하 컨택터들(316)을 동작시키도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 전력 전자장치들(340), 상기 정류기 제어기(332), 및 상기 부하 컨택터들(316)을 자율적으로 동작시키도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 정류기들(324) 중 하나 이상의 정류기들 사이의 마스터(master) 및 슬레이브(slave) 관계를 제어하고, 실시간으로 상기 관계를 변경할 수 있다. 특히, 상기 시스템 제어기(344)는 어느 정류기들이 활성이고 어느 정류기들이 예비(redundant)인지를 제어한다. 한 실시예에서, 상기 마스터는 전압 제어 모드에 있고, 상기 슬레이브는 전류 제어 모드에 있다. 다른 실시예들에서, 상기 시스템 제어기들(344)은 다른 DC 전력 서버들의 시스템 제어기들로부터의 지시들 또는 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)로부터의 지시들을 중계하도록 구성된다. 특히, 한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)로부터의 제어 지시들을 상기 정류기들(324)로 중계하도록 구성된다. 상기 시스템 제어기(344)는 다른 DC 전력 서버들 및 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)와 통신하기 위한 네트워크 인터페이스를 포함한다. 한 실시예에서, 상기 네트워크 인터페이스는 이더넷을 통해 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)와 통신한다. 한 실시예에서, 상기 네트워크 인터페이스는 무선 통신 디바이스다.
한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 DC 부하들이 존재하지 않거나 또는 오프 상태에 있어 이들이 상기 DC 버스(224)로부터 전력을 끌어내지 않을 때 상기 DC 버스(224)로부터 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228)를 자동적으로 단절하도록 구성된다. 이러한 것은 상기 DC 버스(224)의 버스 전압이 상기 DC 버스(224) 상의 다른 디바이스들을 손상시킬 수 있는 상기 재생가능 에너지 소스(228)의 개방 회로 전압에 도달하는 것을 방지한다. 일부 실시예들에서, 상기 정류기들(324)은 또한 정류기들(324)을 양방향의 AC 대 DC 및 DC 대 AC 컨버터로서 기능하도록 하는 인버터 회로들을 포함한다. 상기 정류기 제어기(332)는 상기 DC 버스(224)로부터 상기 전기 그리드(236)로 전력을 전달하기 위한 인버터로서 상기 정류기들(324)을 동작하도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는, 상기 DC 부하들이 존재하지 않거나 또는 오프 상태에 있어 이들이 상기 DC 버스(224)로부터 전력을 끌어내지 않을 때, 상기 재생가능 에너지 소스(228)로부터 상기 전기 그리드(236)로 전력을 전달하기 위해 상기 정류기 제어기(332)를 제어하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 상기 시스템 제어기(344)는, 상기 재생가능 에너지 소스(228)가 상기 DC 버스(224) 상의 DC 부하들에 의해 끌어 내진 것보다 많은 전력을 발생할 때, 상기 재생가능 에너지 소스(228)로부터 상기 전기 그리드(236)로 전력을 전달하기 위해 상기 정류기 제어기(332)를 제어하도록 구성된다.
상기 DC 전력 서버(204)는 미터링 유닛들(348)을 포함한다. 상기 미터링 유닛들(348)은 상기 브랜치 회로들(312)을 따라서 그리고 상기 DC 버스(224)에 대한 상기 에너지 소스 입력들을 따라서 구성되어, 상기 브랜치 회로들(312) 상의 전압들 및 전류들을 모니터한다. 상기 미터링 회로들(348)은 상기 시스템 제어기(344)에 동작가능하게 접속된다. 상기 시스템 제어기(344)는 상기 미터링 유닛들(348)로부터 모니터링 데이터를 수집하도록 구성된다. 한 실시예에서, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 모니터링 데이터를 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)로 또는 다른 DC 전력 서버들의 시스템 제어기들로 전송하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 상기 시스템 제어기(344)는 범용 입/출력 모듈(GPIO)(352)에 접속된다. 상기 시스템 제어기(344)는 랩탑 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 GIPO(352)를 통해 외부 디바이스들로 상기 모니터링 데이터 및 다른 데이터를 전송하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 상기 시스템 제어기(344) 및 상기 GPIO(352)의 기능들은 단일 제어기 또는 제어기들의 일부 다른 구성에 의해 달성된다.
일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 시스템 제어기(344), 상기 정류기 제어기(332), 및 상기 GPIO(352)를 포함하는 상기 DC 전력 서버(204) 내의 전자장치들로 전력에 대한 보조 전압(VAUX)을 제공하기 위한 무정전(uninterruptible) 전력공급장치(UPS)(356)를 포함한다. 상기 UPS(356)는 상기 DC 버스(224)에 직접적으로 접속되고, 상기 DC 버스(224)의 공칭 전압을 상기 보조 전압(VAUX)으로 변환하기 위한 DC/DC 컨버터를 포함한다. 상기 UPS(356)는 또한, 상기 DC 버스(224)에 전력이 공급되지 않게 하는 고장의 경우에, 상기 DC 전력 서버(204)의 전자장치들에 전력을 지속적으로 제공하기 위한 에너지 저장장치를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204)는 상기 보조 전압(VAUX)을 외부 디바이스들에 제공하기 위한 보조 전력 출력부(360)를 포함한다.
도 4는 상기 DC 전력 서버(204)와 유사한 DC 전력 서버(404)를 도시한다. 상기 DC 전력 서버(404)는 컨택터(412) 또는 다른 적절한 디바이스를 통해 상기 DC 버스(224)에 부착된 보조 DC 버스(408)를 포함한다. 비상 DC 부하들(416)이 상기 DC 버스(224)에 직접적으로 접속되고, 중요치 않은(non-critical) DC 부하들(420)이 상기 보조 DC 버스(408)에 접속된다. 한 실시예에서, 상기 비상 DC 부하들(416)은 비상 DC 조명을 포함하지만, 비상 부하로 고려되는 어떠한 다른 DC 부하도 포함할 수 있다. 상기 비상 DC 조명은 통상의 동작에 사용되는 것과 동일한 DC 조명 시스템이거나 또는 전용 비상 조명 시스템이다. 상기 보조 DC 버스(408)로부터 연장되는 브랜치 회로들(312)은 상기 DC 버스(224)로부터 직접적으로 연장되는 브랜치 회로들(312)과 유사하게, 보조 차단기들(320), 미터링 유닛들(348), 및 부하 컨택터들(316)을 통해 라우팅된다. 한 실시예에서, 상기 전기 그리드(236) 상의 정전의 경우에, 시스템 제어기(344)가 상기 컨택터(412)를 개방하도록 지시함으로써 상기 보조 DC 버스(408)를 단절하도록 구성된다. 상기 보조 DC 버스(408)가 상기 DC 버스(224)로부터 단절된 때, 상기 비상 DC 부하들(416)에만 전력이 제공된다. 다른 실시예들에서, 상기 전기 그리드(236) 상의 정전 동안, 상기 비상 부하들(416) 및 상기 중요치않은 DC 부하들(420)의 양쪽 모두에 전력을 제공하는 데 있어 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228) 및 상기 국소적 에너지 저장장치(232)로부터 제공되는 전력이 충분치 않는 경우에만, 상기 시스템 제어기(344)는 상기 보조 DC 버스(408)를 단절하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204 또는 404)는 벽에 부착가능하거나 천장에 부착가능한 인클로저로서 구성된다. 상기 인클로저는 상기 주 차단기(304) 및 보조 차단기들(320)에 대해 용이한 액세스를 제공한다. 상기 인클로저는 복수의 입력부들과 출력부들을 가지며, 국소적 DC 전력 소스들, DC 부하들, AC 소스들, 시스템 제어기들, 미터링 디바이스들, 보호 디바이스들, 및 스위칭 디바이스들에 대한 단일의 접속 포인트로서 작용한다. 일부 실시예들에서, 상기 정류기들(324) 및 상기 전력 전자장치들(340)을 냉각하기 위해 상기 인클로저 내에 냉각 디바이스들이 포함된다. 다른 실시예들에서, 상기 정류기들(324) 및 상기 전력 전자장치들(340)은 상기 DC 전력 서버(204 또는 404)의 표면에 설치되어, 상기 인클로저가 열 싱크로서 작용하게 된다.
일부 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버(204 또는 404)는 다른 DC 전력 서버(204')에 접속되도록 구성된다. 도 5는 두 개의 DC 전력 서버들(204 및 204')를 갖는 배전 시스템(500)을 도시하며, 이들은 DC 마이크로그리드들(208 및 208')을 각각 서빙한다. 상기 시스템(500)은 상기 시스템(200)의 구성요소들과 유사한 구성요소들을 가지며, 이들 유사한 구성요소들은 유사한 참조 라벨들로 라벨링된다. 상기 시스템(500)에서, 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 상기 DC 전력 서버들(204 및 204')의 상태를 모니터하고, 상기 DC 버스(224)를 상기 DC 버스(224')에 선택적으로 접속하기 위해 상호접속 관리 디바이스(504)를 동작하도록 구성된다.
한 실시에에서, 상기 DC 전력 서버들(204 및 204') 중 하나의 완전한 또는 부분적인 고장이 있는 경우에, 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 상기 DC 버스(224)를 상기 DC 버스(224')에 접속하기 위해 상기 상호접속 관리 디바이스(504)를 동작하도록 구성된다. 실제로, 상기 DC 전력 서버들(204 또는 204')은 고장난 DC 전력 서버의 DC 버스에 예비 전력을 공급하도록 작동할 수 있다. DC 전력 서버가 고장인 경우에 예비 시스템(redundancy)을 준비함으로써, 상기 고장난 DC 전력 서버에 대응하는 상기 DC 마이크로그리드의 DC 부하들은 적어도 낮은 전력 상태에서 동작을 계속할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 DC 전력 서버들 중 하나의 고장이 있는 경우, 상기 시스템(500)은 상기 고장난 DC 전력 서버에 대응하는 DC 조명을 흐려진 불빛을 제공하도록 낮은 전력 상태로 동작하도록 구성된다.
다른 실시예들에서, 상기 에너지 관리 게이트웨이(240)는 상기 DC 버스들에 걸친 부하 및 소스 밸런싱의 목적으로 상기 DC 버스(224)를 상기 DC 버스(224')에 선택적으로 접속하기 위해 상호접속 관리 디바이스(504)를 동작하도록 구성된다. 예를 들면, 한 실시예에서, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228) 또는 상기 국소적 에너지 저장장치(232)로부터의 초과 전력이 상기 DC 버스(224')에 라우팅되어, 상기 DC 버스(224') 상의 DC 부하들은 특정 시간에 상기 초과 전력을 활용할 수 있으며, 또한 그 역으로도 가능하다.
한 실시예에서, 상기 상호접속 관리 디바이스(504)는 상기 DC 버스(224)를 상기 DC 버스(224')에 선택적으로 상호접속하도록 구성된 컨택터를 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 상호접속 관리 디바이스(504)는 릴레이, 컨택터, DC/DC 컨버터, 다이오드, 고체 스위치, 저항기, 및 상기 DC 버스(224)와 상기 DC 버스(224')를 선택적으로 상호접속하도록 배치된 유사한 디바이스와 같은 구성요소들의 다른 구성을 포함한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 상호접속 관리 디바이스(504)는 상기 DC 전력 서버들(204 및 204')로부터 분리되어 존재한다. 하지만, 일부 실시예들에서, 유사한 상호접속 관리 디바이스들이 DC 전력 서버들(204 및 204')의 인클로저들에 포함될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 유사한 상호접속 관리 디바이스들은 상기 DC 전력 서버들의 에너지 소스 입력부들 사이에 구성될 수 있다. 한 실시에에서, 상기 국소적 재생가능 에너지 소스(228) 또는 상기 국소적 에너지 저장장치(232)로부터의 초과 전력이 상기 DC 전력 서버(204')에 직접적으로 라우팅되거나 또는 그 역으로 된다. 일부 실시예에서, 빌딩 내의 여분의 기존의 AC 배선이 상호접속 관리 디바이스들을 포함하도록 상기 빌딩을 개조하는 데 사용될 수 있다.
몇몇의 DC 마이크로그리드들을 갖는 배전 시스템에서, 대응하는 DC 전력 서버들(A-G)이 도 6에 도시된 다양한 구성들로 상호접속될 수 있다. 일부 실시예들에서, DC 전력 서버들(A-G)은 다음의 구성들 중 하나로 상호접속된다: "원형" 구성(604), "체인" 구성(608), "전체 채널" 구성(612), "집중화된" 구성(616), "웹" 구성(620), "휠(Wheel)" 구성(624), "Y" 구성(628), 및 "브랜치" 구성(632).
일부 실시예들에서, 상호접속된 멀티-그리드 배전 시스템에서 DC 전력 서버들 중 하나는 마스터로서 작동하고, 다른 DC 전력 서버들은 슬레이브들로서 작동한다. 다른 실시예들에서, 상기 DC 전력 서버들 모두는 슬레이드들로서 작동하고, 네트워크 클라우드 또는 서버가 마스터로서 작동하여 상기 슬레이브 DC 전력 서버들에 지시한다.
마스터 DC 전력 서버 또는 네트워크 클라우드는 전체의 시스템 동작을 최적화하고 에너지 보안을 보장하기 위해 상기 슬레이브 DC 전력 서버들의 동작 상태를 지시하도록 구성된다. 슬레이브로서 작동할 때, DC 전력 서버는 어떠한 동작 모드를 맡아야 하지에 대해 마스터로부터 지시를 받는다. 하지만, DC 전력 서버가 마스터 모드에 있든지 슬레이브 모드에 있든지 간에, 각각의 DC 전력 서버는 항상 결정들을 수행할 수 있고 그 국소적으로 접속된 DC 부하들에 대한 동작 상태를 관리(direct)할 수 있을 것이다.
일부 실시예들에서, 각각의 DC 전력 서버는 상기 시스템 내의 그 관계를 실시간으로 변경하고 필요에 따라 마스터로부터 슬레이브로 또는 그 역으로 전환하도록 구성된다. 한 실시예에서, 마스터 DC 전력 서버가 결함이 있는 구성요소 동작이나 다른 이유들로 인해 작동이 중단된다면, 슬레이브 DC 전력 서버들 중 하나가 마스터로서의 동작을 맡게 된다.
도면과 전술한 설명에서 본 개시가 상세히 도시되고 기술되었지만, 이러한 것은 예시적인 것이며 그 특성에 있어 제한적이 아니라는 것임을 고려해야 한다. 단지 적절한 실시예들이 제시되었으며 본 개시의 정신의 범위 내에 있는 모든 변경들, 수정들, 및 추가의 응용들은 보호되기를 희망한다는 것을 이해해야 한다.
204: DC 전력 서버
204': 다른 DC 전력 서버
212: DC 조명
216: DC 통풍 팬
220: 다른 DC 부하들
228: 국소적 재생가능 에너지 소스
232: 국소적 에너지 저장장치
236: 전기 그리드
260: 보조 전력 출력부

Claims (20)

  1. 빌딩용 직류 전력 서버에 있어서:
    인클로저(enclosure);
    상기 인클로저 내에 배치된 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 빌딩의 직류 부하들과 접속되어 직류 전력을 상기 직류 부하들에 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 직류 버스;
    전기 그리드에 접속되고 상기 전기 그리드로부터 교류 전력을 수신하도록 구성된 전기 그리드 접속부;
    상기 인클로저 내에 배치되고 상기 전기 그리드 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속되는 정류기 회로로서, 상기 전기 그리드 접속부로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환함으로써 상기 직류 버스에 직류 전력을 제공하도록 구성된, 상기 정류기 회로;
    에너지 소스에 접속되고 상기 에너지 소스로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 에너지 소스 접속부로서, 상기 에너지 소스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하기 위해 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 에너지 소스 접속부;
    상기 전기 그리드 및 상기 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성된 시스템 제어기; 및
    상기 직류 버스에 접속되고 상기 시스템 제어기에 전력을 제공하도록 구성된 무정전 전력공급장치(uninterruptible power supply)로서, 상기 직류 버스의 전압을 상기 시스템 제어기의 전압으로 변환하도록 구성된 컨버터 및 상기 직류 버스가 상기 무정전 전력공급장치에 전력을 제공하지 않는 동안 상기 시스템 제어기에 전력을 지속적으로 제공하도록 구성된 에너지 저장장치를 갖는, 상기 무정전 전력공급장치를 포함하는, 직류 전력 서버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에너지 저장 디바이스에 접속되고 상기 에너지 저장 디바이스로부터 직류 전력을 수신하고 직류 전력을 상기 에너지 저장 디바이스로 전송하도록 구성된 에너지 저장 접속부로서, 상기 에너지 저장 디바이스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하고 상기 직류 버스로부터의 직류 전력을 상기 에너지 저장 디바이스로 제공하도록 상기 직류 버스에 접속된, 상기 에너지 저장 접속부를 더 포함하며,
    상기 시스템 제어기는 또한 상기 에너지 저장 디바이스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인클로저 내에 배치되고 상기 에너지 저장 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속된 전력 전자장치들로서, 상기 에너지 저장 디바이스의 충방전을 제어하도록 구성되고 상기 시스템 제어기에 의해 동작되는, 상기 전력 전자장치들을 더 포함하는, 직류 전력 서버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 버스는 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 빌딩의 직류 조명들과 접속되어 직류 전력을 상기 직류 조명들에 제공하게 하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 직류 전력 서버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 상기 직류 전력 서버의 동작 조건에 응답하여 상기 직류 조명과 접속되는 상기 적어도 하나의 브랜치 회로를 상기 직류 조명을 흐릿하게 하거나 번쩍이게 하는 것 중 적어도 하나로 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 상기 전기 그리드 상의 정전(outage)에 응답하여 상기 에너지 소스 접속부로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하도록 상기 직류 전력 서버를 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 상기 직류 버스로부터 상기 직류 부하들로 배전되는 전력이 없는 데 응답하여 상기 에너지 소스 접속부를 상기 직류 버스로부터 단절하도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인클로저 내에 배치되고 상기 정류기 회로에 동작가능하게 접속되는 정류기 제어기로서, 상기 정류기 회로의 직류 출력 전압을 제어하도록 구성되고 상기 시스템 제어기에 의해 동작되는, 상기 정류기 제어기를 더 포함하는, 직류 전력 서버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는 복수의 정류기들을 포함하고,
    상기 정류기 제어기는 상기 복수의 정류기들 중 적어도 하나의 고장에 응답하여 상기 정류기 회로를 부분적인 용량으로 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는 상기 직류 버스로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 인버터 회로를 포함하고,
    상기 시스템 제어기는 상기 직류 버스로부터 상기 직류 부하들로 배전되는 전력이 없는 데 응답하여 상기 직류 버스로부터의 전력을 상기 전기 그리드로 전달하도록 상기 정류기 제어기로 상기 정류기 회로를 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는 상기 직류 버스로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 인버터 회로를 포함하고,
    상기 시스템 제어기는 상기 에너지 소스가 상기 직류 버스로부터 상기 직류 부하들로 배전되는 것보다 많은 전력을 상기 직류 버스에 제공하는 데 응답하여 상기 직류 버스로부터의 전력을 상기 전기 그리드로 전달하도록 상기 정류기 제어기로 상기 정류기 회로를 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 전기 그리드 및 상기 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 자율적으로 제어하도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는, (i) 상이한 직류 전력 서버의 시스템 제어기 및 (ii) 에너지 관리 게이트웨이 중 적어도 하나로부터의 지시들에 기초하여, 전기 그리드 및 상기 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 인클로저 내에 배치되고 스위치를 통해 상기 직류 버스에 접속되는 보조 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 빌딩의 제 1 그룹의 직류 부하들과 접속하여 상기 제 1 그룹의 직류 부하들에 직류 전력을 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 보조 직류 버스를 더 포함하며,
    상기 직류 버스는 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 빌딩의 제 2 그룹의 직류 부하들과 접속하여 상기 제 2 그룹의 직류 부하들에 직류 전력을 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 가지며, 상기 제 2 그룹의 직류 부하들은 상기 제 1 그룹의 직류 부하들과는 다른, 직류 전력 서버.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 시스템 제어기는 상기 전기 그리드 상의 정전에 응답하여 상기 직류 버스로부터 상기 보조 직류 버스를 단절하도록 상기 스위치를 동작시키도록 구성되는, 직류 전력 서버.
  17. 제 1 항에 있어서,
    제 2 직류 전력 서버에 연결되고 상기 제 2 직류 전력 서버로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 전력 서버 접속부로서, 상기 제 2 직류 전력 서버로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하도록 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 전력 서버 접속부를 더 포함하는, 직류 전력 서버.
  18. 빌딩용 배전 시스템에 있어서:
    제 1 에너지 소스;
    상기 빌딩의 제 1 그룹의 직류 부하들; 및
    상기 제 1 에너지 소스와 상기 제 1 그룹의 직류 부하들 사이에 접속된 제 1 직류 전력 서버를 포함하고,
    상기 제 1 직류 전력 서버는:
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 제 1 그룹의 직류 부하들과 접속되어 직류 전력을 상기 제 1 그룹의 직류 부하들에 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 직류 버스;
    전기 그리드에 접속되고 상기 전기 그리드로부터 교류 전력을 수신하도록 구성된 전기 그리드 접속부;
    상기 인클로저 내에 배치되고 상기 전기 그리드 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속되는 정류기 회로로서, 상기 전기 그리드 접속부로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환함으로써 상기 직류 버스에 직류 전력을 제공하도록 구성된, 상기 정류기 회로;
    상기 제 1 에너지 소스에 접속되고 상기 제 1 에너지 소스로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 에너지 소스 접속부로서, 상기 제 1 에너지 소스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하도록 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 에너지 소스 접속부;
    상기 전기 그리드 및 상기 제 1 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성된 시스템 제어기; 및
    상기 직류 버스에 접속되고 상기 시스템 제어기에 전력을 제공하도록 구성된 무정전 전력공급장치(uninterruptible power supply)로서, 상기 직류 버스의 전압을 상기 시스템 제어기의 전압으로 변환하도록 구성된 컨버터 및 상기 직류 버스가 상기 무정전 전력공급장치에 전력을 제공하지 않는 동안 상기 시스템 제어기에 전력을 지속적으로 제공하도록 구성된 에너지 저장장치를 갖는, 상기 무정전 전력공급장치를 포함하는, 배전 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 2 에너지 소스;
    상기 빌딩의 제 2 그룹의 직류 부하들;
    상기 제 2 에너지 소스와 상기 제 2 그룹의 직류 부하들 사이에 접속된 제 2 직류 전력 서버; 및
    상기 제 1 직류 전력 서버의 직류 버스를 상기 제 2 직류 전력 서버의 직류 버스에 선택적으로 접속하도록 구성된 상호접속 디바이스를 더 포함하고,
    상기 제 2 직류 전력 서버는:
    인클로저;
    상기 인클로저 내에 배치된 직류 버스로서, 상기 인클로저로부터 연장되고 상기 제 2 그룹의 직류 부하들과 접속되어 직류 전력을 상기 제 2 그룹의 직류 부하들에 제공하는 적어도 하나의 브랜치 회로를 갖는, 상기 직류 버스;
    전기 그리드에 접속되고 상기 전기 그리드로부터 교류 전력을 수신하도록 구성된 전기 그리드 접속부;
    상기 인클로저 내에 배치되고 상기 전기 그리드 접속부와 상기 직류 버스 사이에 접속되는 정류기 회로로서, 상기 전기 그리드 접속부로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환함으로써 상기 직류 버스에 직류 전력을 제공하도록 구성된, 상기 정류기 회로;
    상기 제 2 에너지 소스에 접속되고 상기 제 2 에너지 소스로부터 직류 전력을 수신하도록 구성된 에너지 소스 접속부로서, 상기 제 2 에너지 소스로부터의 직류 전력을 상기 직류 버스에 제공하도록 상기 직류 버스에 접속되는, 상기 에너지 소스 접속부; 및
    상기 전기 그리드 및 상기 제 2 에너지 소스로부터 상기 직류 버스로의 전력 흐름을 제어하도록 구성된 시스템 제어기를 포함하는, 배전 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 상호접속 디바이스는 상기 제 1 직류 전력 서버 및 상기 제 2 직류 전력 서버 중 하나의 고장에 응답하여 상기 제 1 직류 전력 서버의 직류 버스를 상기 제 2 직류 전력 서버의 직류 버스에 접속하도록 구성되는, 배전 시스템.
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