KR102342452B1 - Apparatus for managing building energy collectively and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 건물 에너지 통합 관리 장치는, 에너지 기반 설비에서 용도별로 사용하는 다수의 에너지원을 실시간으로 계량하는 통합에너지 계측부; 다수의 에너지원에 대해 에너지원별 공급곡선과 단가곡선, 용도별 에너지 수요곡선 및 용도별 대체 가능 에너지 공급그룹을 생성하고, 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성하고, 예측값과 실측값이 허용 오차 범위를 넘어서면 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 확인하고, 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고, 용도별 대체 가능한 에너지 공급그룹을 수정하는 통합에너지 예측부; 통합에너지 예측부에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 에너지 기반 설비를 제어하는 통합에너지 제어부; 및 통합에너지 예측부에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 에너지 기반 설비를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가하는 통합에너지 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a building energy integrated management device and method thereof. The integrated building energy management apparatus of the present invention includes: an integrated energy measuring unit for measuring in real time a plurality of energy sources used in energy-based facilities for each purpose; For multiple energy sources, create a supply curve for each energy source, a unit price curve, an energy demand curve for each use, and an alternative energy supply group for each use, create a combination of the lowest cost for each energy supply group for each use, and set the predicted and measured values within the tolerance range an integrated energy forecasting unit that checks the supply curve and unit price curve for each energy source, corrects the energy demand curve for each use, and revises the substitutable energy supply group for each use; an integrated energy control unit that controls energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined for each use in the integrated energy prediction unit; and an integrated energy evaluation unit that outputs the result of controlling the energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined by the integrated energy prediction unit, and evaluates whether the result matches the predicted value.
Description
본 발명은 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉난방, 공조, 조명, 급탕, 전력설비 등 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 다수개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 상호간에 대체 가능한 다수개의 에너지원을 활용함으로써, 건물에 공급되고 있는 에너지와 용도별로 필요한 수요를 실시간으로 최적화하여 건물에너지를 비용 측면에서 효율적으로 운영하여 에너지 비용을 최소화할 수 있도록 하는 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a building energy integrated management apparatus and method, and more particularly, in operating various energy-based facilities such as heating and cooling, air conditioning, lighting, hot water supply, and electric power facilities, a plurality of energy sources are integrated and replaced with each other. A building energy integrated management device and its system that optimizes the energy supplied to the building and the required demand for each purpose in real time by utilizing as many energy sources as possible to efficiently operate the building energy in terms of cost and minimize the energy cost it's about how
일반적으로, 건물의 생애 주기를 약 30년으로 보았을 경우, 운영 단계에서의 생애 비용은 약 60-85%이다. 따라서 건물에 설치된 제어가능 시스템들(예를 들어, AHU, 보일러, 냉각기, 차양 장치, 팬 등)의 최적 운영은 에너지 절감 달성에 큰 비중을 차지한다. 결국, 운영 단계에서 에너지 절감 가능성은 설계 또는 시공 단계에 투입된 노력과 비교하면 매우 높다. In general, assuming that the life cycle of a building is about 30 years, the lifetime cost in the operational phase is about 60-85%. Therefore, optimal operation of controllable systems installed in buildings (eg AHUs, boilers, coolers, shading devices, fans, etc.) plays a significant role in achieving energy savings. After all, the potential for energy savings in the operational phase is very high compared to the effort put into the design or construction phase.
한편, 건물 에너지 관리 시스템(BEMS; Building Energy Management System)은 컴퓨터 기반의(computer-aided tools) 툴로써, 건물 상태의 모니터링, 기기 제어 및 최적화를 통해 건물에서 사용하는 에너지를 통합적으로 관리함으로서 총에너지 비용을 절감하는 시스템이다.On the other hand, the Building Energy Management System (BEMS) is a computer-aided tool, and it manages the energy used in the building through monitoring, device control, and optimization of the building condition. It is a cost-saving system.
이러한 건물 에너지 관리 시스템의 경우 건물에너지 소비 상태를 진단하고, 비용 절감 목표치를 설정하여 에너지 소비패턴에 따라 시나리오를 도출하며, 에너지 시뮬레이션을 통하여 에너지 설계안을 설정한 후 이에 따라 에너지 설비를 제어하고 비용 절감 결과를 출력하고 있으며, 열과 전력을 자체적으로 생산하는 복수의 에너지 생산 세대를 포함하는 열전력공급시스템에서는 전력사용량과 생산량, 열사용량과 생산량을 바탕으로 에너지를 관리하며 정해진 보상정책에 따라 보상처리하고 있다. In the case of such a building energy management system, it diagnoses the state of building energy consumption, sets cost reduction targets, derives scenarios according to energy consumption patterns, sets energy design plans through energy simulation, and controls energy facilities and reduces costs accordingly. In the thermal power supply system, which outputs the results, and includes a plurality of energy generation generations that produce heat and electricity on their own, energy is managed based on electricity consumption and production, heat consumption and production, and compensation is processed according to a set compensation policy. have.
또는 건물 에너지 관리 시스템으로부터 데이터를 입력받아 오류 감지 규정을 설정하고, 이 규정에 따라 알람 신호를 생성하고 사용자에게 통지하고 있다. Alternatively, it receives data from the building energy management system, sets error detection rules, generates an alarm signal according to these rules, and notifies the user.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1151480호(2012.07.11. 공고, 시뮬레이션 기반의 건물 에너지 관리 시스템 및 이를 이용한 건물 에너지 관리 방법)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1151480 (announcement on July 11, 2012, a simulation-based building energy management system and a building energy management method using the same).
이와 같이 현재 대부분의 BEMS 운영은 전체적인 설비의 단순 제어 및 감시 기능만 수행하고, 에너지 관리에 대한 기능은 부분적으로 제공하고 있는 실정으로, 건물에 특화된 체계적인 에너지 관리 기능에 한계가 있다. As such, most of the current BEMS operations only perform simple control and monitoring functions of the entire facility, and partially provide energy management functions, so there is a limit to the systematic energy management function specialized for buildings.
즉, 이러한 에너지 관리 시스템들은 사전에 비용 절감 목표치를 설정하여 시나리오 기반 에너지 설계안을 확정한 후 설비를 제어하거나, 열과 전력을 각각 제어하든지, 건물에너지의 오류분석에만 한정되어 있어서, 건물의 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 복수 개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 효율적으로 활용할 수 없다는 문제점이 있다.In other words, these energy management systems are limited only to error analysis of building energy, whether it is to control equipment or control heat and power after confirming a scenario-based energy design plan by setting cost reduction targets in advance. There is a problem in that it is not possible to efficiently utilize a plurality of energy sources by integrated management in operating facilities.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 냉난방, 공조, 조명, 급탕, 전력설비 등 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 다수개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 상호간에 대체 가능한 다수개의 에너지원을 활용함으로써, 건물에 공급되고 있는 에너지와 용도별로 필요한 수요를 실시간으로 최적화하여 건물에너지를 비용 측면에서 효율적으로 운영하여 에너지 비용을 최소화할 수 있도록 하는 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been devised to improve the above problems, and an object of the present invention according to one aspect is to integrate a plurality of energy sources in operating various energy-based facilities such as air conditioning, air conditioning, lighting, hot water supply, and power facilities. Building energy that minimizes energy costs by optimizing in real time the energy supplied to the building and the required demand for each use by using multiple energy sources that can be managed and replaced with each other in real time An integrated management device and method are provided.
본 발명의 일 측면에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치는, 에너지 기반 설비에서 용도별로 사용하는 다수의 에너지원을 실시간으로 계량하는 통합에너지 계측부; 다수의 에너지원에 대해 에너지원별 공급곡선과 단가곡선, 용도별 에너지 수요곡선 및 용도별 대체 가능 에너지 공급그룹을 생성하고, 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성하고, 예측값과 실측값이 허용 오차 범위를 넘어서면 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 확인하고, 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고, 용도별 대체 가능한 에너지 공급그룹을 수정하는 통합에너지 예측부; 통합에너지 예측부에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 에너지 기반 설비를 제어하는 통합에너지 제어부; 및 통합에너지 예측부에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 에너지 기반 설비를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가하는 통합에너지 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. An integrated building energy management device according to an aspect of the present invention includes: an integrated energy measuring unit for measuring in real time a plurality of energy sources used in energy-based facilities for each purpose; For multiple energy sources, create a supply curve for each energy source, a unit price curve, an energy demand curve for each use, and an alternative energy supply group for each use, create a combination of the lowest cost for each energy supply group for each use, and set the predicted and measured values within the tolerance range an integrated energy forecasting unit that checks the supply curve and unit price curve for each energy source, corrects the energy demand curve for each use, and revises the substitutable energy supply group for each use; an integrated energy control unit that controls energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined for each use in the integrated energy prediction unit; and an integrated energy evaluation unit that outputs the result of controlling the energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined by the integrated energy prediction unit, and evaluates whether the result matches the predicted value.
본 발명에서 에너지원은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치, 풍력 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the energy source is characterized in that it includes any one or more of a heat source, gas, geothermal, solar light, energy storage device, and wind power.
본 발명에서 에너지 기반 설비는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the energy-based facility includes at least one of an air conditioning facility, a cooling facility, a lighting facility, a hot water supply facility, and an electric power facility.
본 발명에서 통합에너지 예측부는, 대상 건물로 공급되는 에너지원별로, 시간대에 따라 공급 가능한 총량을 표시하는 공급곡선과 시간대에 따라 단가를 표시하는 단가곡선을 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the integrated energy prediction unit is characterized in that, for each energy source supplied to the target building, a supply curve indicating the total amount that can be supplied according to the time period and a unit price curve indicating the unit price according to the time period are generated.
본 발명에서 통합에너지 예측부는, 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시하는 용도별 에너지 수요곡선과, 각 용도별로 대체가 가능한 에너지원들은 동일한 그룹으로 묶어서 용도별 에너지 공급그룹을 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the integrated energy prediction unit divides the total energy demand required by the target building by use and displays the energy demand curve for each use according to the time period, and energy sources that can be substituted for each use are grouped into the same group for each use. It is characterized by creating an energy supply group.
본 발명에서 통합에너지 예측부는, 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하고, 수요곡선을 충족하지 못할 경우, 그 다음으로 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the integrated energy prediction unit supplies the lowest cost energy source as much as the supply curve can provide by using the unit price curve for each building energy source until the energy demand curve for each use is satisfied, and if the demand curve is not met , and then repeating the method of supplying the lowest cost energy source in the range that can be provided by the supply curve until the demand curve is satisfied to determine the supply amount and supply order for each energy source so that the lowest cost is obtained within the energy group by use. characterized.
본 발명에서 통합에너지 예측부는, 실제 측정한 실측값과 예측값 사이의 오차가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단하여 오차 허용 범위를 넘어설 경우, 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선, 공급곡선 및 단가곡선 중 어느 하나 이상을 보정하여 최적화하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the integrated energy prediction unit determines whether or not the error between the actual measured value and the predicted value is within an allowable range, and when the error exceeds the allowable range, the demand curve, the supply curve, and the unit price curve so that the error can be minimized It is characterized by optimizing by correcting at least one of them.
본 발명에서 통합에너지 제어부는, 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the integrated energy control unit is characterized in that, when the total energy source is insufficient or it is necessary to reduce the energy, the energy is supplied by priority by setting priorities for each use.
본 발명의 다른 측면에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법은, 통합에너지 계측부가 에너지 기반 설비에서 용도별로 사용하는 다수의 에너지원을 실시간으로 계량한 에너지 정보를 입력받는 단계; 통합에너지 예측부가 통합에너지 계측부로부터 에너지 정보를 입력받아 건물 에너지원별 공급곡선, 단가곡선 및 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고, 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성하는 단계; 통합에너지 예측부가 각 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합을 생성하는 단계; 통합에너지 제어부가 통합에너지 예측부에서 생성된 조합별로 에너지 기반 설비를 제어하는 단계; 통합에너지 평가부가 통합에너지 제어부에서 에너지 기반 설비를 제어한 제어 결과를 출력하고 평가하는 단계; 통합에너지 예측부가 예측값과 실측값의 오차가 허용 범위 이내에 있는지를 평가하는 단계; 및 통합에너지 예측부가 오차 허용 범위를 벗어나면 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A building energy integrated management method according to another aspect of the present invention includes the steps of: receiving, by an integrated energy measuring unit, energy information measured in real time on a plurality of energy sources used in energy-based facilities for each purpose; The integrated energy prediction unit receives energy information from the integrated energy measurement unit, generates a supply curve for each building energy source, a unit price curve, and an energy demand curve for each use, and creates a group of alternative energy sources for each use; generating, by an integrated energy prediction unit, a lowest cost combination for each energy group for each use; controlling, by the integrated energy control unit, energy-based facilities for each combination generated by the integrated energy prediction unit; outputting and evaluating the result of the integrated energy evaluation unit controlling the energy infrastructure in the integrated energy control unit; evaluating whether an error between the predicted value and the actual value is within an allowable range by the integrated energy prediction unit; and if the integrated energy prediction unit is out of the error tolerance range, correcting the energy demand curve for each use and optimizing the alternative energy source group for each use.
본 발명에서 에너지원은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치, 풍력 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the energy source is characterized in that it includes any one or more of a heat source, gas, geothermal, solar light, energy storage device, and wind power.
본 발명에서 에너지 기반 설비는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the energy-based facility includes at least one of an air conditioning facility, a cooling facility, a lighting facility, a hot water supply facility, and an electric power facility.
본 발명에서 건물 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 생성하는 단계는, 통합에너지 예측부가 대상 건물로 공급되는 에너지원별로, 시간대에 따라 공급 가능한 총량을 표시하는 공급곡선과 시간대에 따라 단가를 표시하는 단가곡선을 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of generating a supply curve and a unit price curve for each building energy source includes a supply curve that displays the total amount that can be supplied according to the time period for each energy source supplied to the target building by the integrated energy prediction unit, and a unit price that displays a unit price according to the time period It is characterized in that it creates a curve.
본 발명에서 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성하는 단계는, 통합에너지 예측부가 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시하는 용도별 에너지 수요곡선과, 각 용도별로 대체가 가능한 에너지원들을 동일한 그룹으로 묶어서 용도별 에너지 공급그룹을 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of generating an energy demand curve for each use and generating a substitutable energy source group for each use includes: energy by use in which the integrated energy prediction unit classifies the total energy demand required in the target building by use and displays the amount of demand according to time period It is characterized in that the energy supply group for each use is created by grouping the demand curve and the energy sources that can be replaced by each use into the same group.
본 발명에서 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합을 생성하는 단계는, 통합에너지 예측부가 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of generating the lowest cost combination for each energy group by use is to provide the cheapest energy source from the supply curve by using the unit price curve for each building energy source until the integrated energy prediction unit meets the energy demand curve for each use It is characterized in that it is supplied as much as possible.
본 발명에서 수요곡선을 충족하지 못할 경우, 통합에너지 예측부가 그 다음으로 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, if the demand curve is not satisfied, the method for the integrated energy prediction unit to supply the next lowest cost energy source as much as the supply curve can provide is repeated until the demand curve is satisfied, and the lowest in the energy group by use. It is characterized in that the supply amount and supply order for each energy source are determined so that the cost comes out.
본 발명에서 생성된 조합별로 에너지 기반 설비를 제어하는 단계는, 통합에너지 제어부가 통합에너지 예측부에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 에너지 기반 설비를 제어하는 것을 특징으로 한다. The step of controlling the energy-based facilities for each combination created in the present invention is characterized in that the integrated energy control unit controls the energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined for each use in the integrated energy prediction unit.
본 발명에서 에너지 기반 설비를 제어하는 단계는, 통합에너지 제어부가 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급하는 것을 특징으로 한다. The step of controlling the energy-based facility in the present invention is characterized in that when the total energy source is insufficient or it is necessary to reduce the total energy source, the energy is supplied by priority by setting priorities for each use.
본 발명에서 제어 결과를 출력하고 평가하는 단계는, 통합에너지 평가부가 통합에너지 예측부에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 에너지 기반 설비를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of outputting and evaluating the control result is, the integrated energy evaluation unit outputs the result of controlling the energy-based facility according to the supply amount and supply order for each energy source determined by the integrated energy prediction unit, and whether the result matches the predicted value characterized by evaluation.
본 발명에서 예측값과 실측값의 오차가 허용 범위 이내에 있는지를 평가하는 단계는, 통합에너지 예측부가 실제 측정한 실측값과 예측값 사이의 오차가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단하여 오차 허용 범위를 넘어설 경우 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of evaluating whether the error between the predicted value and the actual value is within the allowable range is to determine whether the error between the actual measured value and the predicted value actually measured by the integrated energy prediction unit is within the allowable range to exceed the allowable error range. In this case, it is characterized in that the correction is performed.
본 발명에서 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화하는 단계는, 통합에너지 예측부가 예측값과 실측값 사이의 오차를 분석하여 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선, 공급곡선 및 단가곡선 중 어느 하나 이상을 보정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of correcting the energy demand curve for each use and modifying and optimizing the substitutable energy source group for each use includes the demand curve, supply curve and It is characterized in that at least one of the unit price curves is corrected.
본 발명의 일 측면에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법은 냉난방, 공조, 조명, 급탕, 전력설비 등 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 다수개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 상호간에 대체 가능한 다수개의 에너지원을 활용함으로써, 건물에 공급되고 있는 에너지와 용도별로 필요한 수요를 실시간으로 최적화하여 건물에너지를 비용 측면에서 효율적으로 운영하여 에너지 비용을 최소화할 수 있다. A building energy integrated management apparatus and method according to an aspect of the present invention integrates management of a plurality of energy sources in operating various energy-based facilities such as air conditioning, air conditioning, lighting, hot water supply, and electric power facilities. By utilizing the energy source, energy costs can be minimized by optimizing the energy supplied to the building and the demand required for each purpose in real time, thereby efficiently operating the building energy in terms of cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 공급곡선을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 단가곡선을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 냉방용 에너지 수요곡선을 나타낸 예시도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart for explaining a building energy integrated management method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart for explaining a process of determining the supply amount and supply order for each energy source in the method for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a supply curve for each energy source in the building energy integrated management method according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating a unit price curve for each energy source in the method for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating an energy demand curve for cooling in a method for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a building energy integrated management apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치를 나타낸 블록 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 장치는 통합에너지 계측부(30), 통합에너지 예측부(40), 통합에너지 제어부(50) 및 통합에너지 평가부(60)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1 , the building energy integrated management apparatus according to an embodiment of the present invention includes an integrated
통합에너지 계측부(30)는 에너지 기반 설비(20)에서 용도별로 사용하는 다수의 에너지원(10)을 실시간으로 계량할 수 있다. The integrated
여기서, 에너지 기반 설비(20)는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 에너지원(10)은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치, 풍력 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. Here, the energy-based
통합에너지 예측부(40)는 다수의 에너지원(10)에 대해 에너지원별 공급곡선과 단가곡선, 용도별 에너지 수요곡선 및 용도별 대체 가능 에너지 공급그룹을 생성하고, 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성하고, 예측값과 실측값이 허용 오차 범위를 넘어서면 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 확인하고, 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고, 용도별 대체 가능한 에너지 공급그룹을 수정할 수 있다. The integrated
여기서, 공급곡선이나 단가곡선은 곡선 뿐만 아니라 시간대에 따른 공급량이나 단가를 표시할 수 있는 모든 표현방식을 포함할 수 있다. Here, the supply curve or the unit price curve may include all expression methods capable of displaying the supply amount or unit price according to time as well as the curve.
또한, 용도별 에너지 수요곡선은 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시할 수 있다. In addition, the energy demand curve for each use can display the total energy demand required by the target building by use, and display the demand amount according to time period.
이때 용도별 에너지 수요곡선은 비용 측면에서 건물 에너지를 통합 관리함에 있어서 필요에 따라 분 단위나 시간 단위, 일 단위, 주 단위, 월 단위, 연 단위로 생성할 수 있다. In this case, the energy demand curve for each use can be created in units of minutes, hours, days, weeks, months, and years as needed in the integrated management of building energy in terms of cost.
예를 들어, 실측값을 기반으로 예측값을 보정하는 경우에는 분 단위나 시간 단위를 사용할 수 있고, 에너지 비용 계획 수립이나 투자비 산정시에는 월 단위나 연 단위로 사용할 수 있다. 일 단위나 주 단위의 경우에도 구성원들이 에너지 절감활동에 참여하고 피드백을 받는 목적에 유용하게 활용될 수 있다. For example, in the case of correcting the forecast value based on the measured value, the unit of minutes or the unit of time can be used, and when the energy cost plan is established or the investment cost is calculated, it can be used on a monthly or annual basis. Even on a daily or weekly basis, it can be usefully used for the purpose of receiving feedback and participating in energy saving activities.
통합에너지 예측부(40)는 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성할 때 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 에너지원(10)을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하고, 이때 수요곡선을 충족하지 못 한다면 그 다음으로 비용이 저렴한 에너지원(10)을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정할 수 있다. The integrated
통합에너지 제어부(50)는 통합에너지 예측부(40)에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 에너지 기반 설비(20)를 제어할 수 있다. The integrated
이때 통합에너지 제어부(50)는 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급할 수 있다. In this case, when the total energy source is insufficient or it is necessary to reduce the total energy source, the integrated
통합에너지 평가부(60)는 통합에너지 예측부(40)에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 에너지 기반 설비(20)를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가할 수 있다. The integrated
통상적으로, 에너지 수요는 실시간으로 발생하므로 정확한 예측이 불가능하고, 이로 인해서 사전에 설정한 수요곡선과는 차이가 발생하기 때문에 실제 측정한 실측값과 예측값 사이에는 오차가 존재하게 된다. In general, since energy demand occurs in real time, it is impossible to accurately predict it. As a result, a difference from a previously set demand curve occurs, so that an error exists between the actually measured value and the predicted value.
한편, 통합에너지 예측부(40)는 실제 측정한 실측값과 예측값 사이에는 차이가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단한다. On the other hand, the integrated
즉, 에너지원별 공급곡선과 용도별 에너지 수요곡선을 생성하는 시점과 실제로 설비를 운영하는 시점 사이에 시간적인 차이로 인해 수요에 대한 변화가 발생할 수 있으므로, 통합에너지 예측부(40)는 변화에 따른 차이가 오차 허용 범위 이내인지 아닌지를 평가하여 오차 허용 범위를 넘어설 경우 보정을 통하여 건물 에너지 관리 장치의 정확도를 개선할 수 있다. That is, since a change in demand may occur due to a time difference between the time when the supply curve for each energy source and the energy demand curve for each use is generated and the time when the facility is actually operated, the integrated
여기서, 오차 허용 범위는 사용자가 수용 가능한 범위를 설정할 수도 있고, 머신러닝과 같은 인공지능 기법을 활용하여 해당 건물에 최적화된 오차 허용 범위를 도출할 수도 있다. Here, the error tolerance can be set within an acceptable range by the user, or an error tolerance optimized for the building can be derived by using an artificial intelligence technique such as machine learning.
또한, 통합에너지 예측부(40)는 오차 허용 범위를 벗어나면 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화할 수 있다. In addition, when the integrated
여기서, 예측값과 실측값 사이의 오차를 분석하여 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선과 공급곡선, 단가곡선을 확인할 수 있으나, 공급곡선과 단가곡선은 사전에 확정되므로 거의 변동이 없기 때문에 수요곡선을 보정하게 된다. Here, the demand curve, the supply curve, and the unit price curve can be checked so that the error can be minimized by analyzing the error between the predicted value and the measured value. will do
이때, 적용 가능한 보정 기법으로는 전통적으로 이동평균법이나 지수평활법, 분할법, ARIMA 모형, 계량경제모형, 딥 러닝과 같은 인공지능기법 등 다양한 방법들이 있으며, 필요시 사용자 경험에 의한 직접 입력 방법도 있다. 이 중에서 오차가 가장 작은 방법으로 수요곡선을 갱신할 수 있다. At this time, there are traditionally various methods such as moving average method, exponential smoothing method, segmentation method, ARIMA model, econometric model, and artificial intelligence method such as deep learning as applicable correction techniques. If necessary, there is also a direct input method based on user experience . Among these, the demand curve can be updated by the method with the smallest error.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 건물 에너지 통합 관리 장치에 따르면, 냉난방, 공조, 조명, 급탕, 전력설비 등 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 다수개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 상호간에 대체 가능한 다수개의 에너지원을 활용함으로써, 건물에 공급되고 있는 에너지와 용도별로 필요한 수요를 실시간으로 최적화하여 건물에너지를 비용 측면에서 효율적으로 운영하여 에너지 비용을 최소화할 수 있다. As described above, according to the integrated building energy management device according to the embodiment of the present invention, a plurality of energy sources are integrated and mutually By using a plurality of alternative energy sources, energy costs can be minimized by optimizing the energy supplied to the building and the required demand for each purpose in real time, thereby efficiently operating building energy in terms of cost.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 공급곡선을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 에너지원별 단가곡선을 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서 냉방용 에너지 수요곡선을 나타낸 예시도이다. 2 is a flowchart for explaining a method for integrated building energy management according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a process of determining the supply amount and supply order for each energy source in the integrated building energy management method according to an embodiment of the present invention. 4 is an exemplary diagram illustrating a supply curve for each energy source in an integrated building energy management method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a building energy integrated management method according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary diagram showing a unit price curve for each energy source, and FIG. 6 is an exemplary diagram showing a cooling energy demand curve in the integrated building energy management method according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 통합 관리 방법에서는 먼저, 통합에너지 계측부(30)가 에너지 기반 설비(20)에서 용도별로 사용하는 다수의 에너지원(10)을 실시간으로 계량한 에너지 정보를 입력받는다(S10). As shown in FIG. 2 , in the method for integrated management of building energy according to an embodiment of the present invention, first, the integrated
여기서, 에너지 기반 설비(20)는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 에너지원(10)은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치, 풍력 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. Here, the energy-based
S10 단계에서 통합에너지 계측부(30)로부터 에너지 정보를 입력받은 후 통합에너지 예측부(40)는 건물 에너지원별 공급곡선, 단가곡선 및 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고, 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성한다(S20). After receiving energy information from the integrated
예를 들어, 건물 냉방을 위한 용도로 에너지를 필요로 할 경우, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 우선 건물에서 가용할 수 있는 모든 에너지원별로 공급곡선과 단가곡선을 생성할 수 있다. For example, when energy is required for cooling a building, as shown in FIGS. 4 and 5 , first, a supply curve and a unit price curve may be generated for all energy sources available in the building.
여기서 공급곡선과 단가곡선을 각각 시간대별로 공급량과 단가를 표시하고 있다. 이때, 공급곡선이나 단가곡선은 곡선 뿐만 아니라 시간대에 따른 공급량이나 단가를 표시할 수 있는 모든 표현방식을 포함할 수 있다.
예를 들어, 공급곡선은 도 4에 도시된 바와 같이 시간에 따라 전기는 25,000W, 지열은 15,000Kcal/h, 에너지저장장치의 전력은 10,000W로 일정하고, 태양광에 의한 전력은 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 20,000W, 18시에 15,000W, 21시~24시에 1W로 생성할 수 있고, 단가곡선은 도 5에 도시된 바와 같이 시간에 따라 지열은 5$, 태양광은 20$, 에너지저장장치는 30$로 일정하고, 전기는 3시~6시에 10$, 9시에 25$, 12시~15시에 50$, 18시에 25$, 21시~24시에 10$로 생성할 수 있다. Here, the supply curve and the unit price curve indicate the quantity supplied and the unit price for each time period, respectively. In this case, the supply curve or the unit price curve may include all expression methods capable of displaying the supply amount or unit price according to time as well as the curve.
For example, as shown in FIG. 4, the supply curve is constant with time at 25,000 W for electricity, 15,000 Kcal/h for geothermal heat, and 10,000 W for energy storage, as shown in FIG. 1W at 6 o’clock, 15,000 W at 9 o’clock, 20,000 W at 12–15 o’clock, 15,000 W at 18 o’clock, and 1 W at 21:00 – 24 o’clock, the unit price curve is Geothermal heat is 5$, solar power is 20$, and energy storage device is constant at 30$. It can be created for $25 per hour and $10 per hour from 21:00 to 24:00.
또한, 용도별 에너지 수요곡선은 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시할 수 있다. In addition, the energy demand curve for each use can display the total energy demand required by the target building by use, and display the demand amount according to time period.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 필요로 하는 냉방용 에너지 수요곡선을 생성할 수 있다. For example, as shown in FIG. 6 , a required cooling energy demand curve may be generated.
이때 용도별 에너지 수요곡선은 비용 측면에서 건물 에너지를 통합 관리함에 있어서 필요에 따라 분 단위나 시간 단위, 일 단위, 주 단위, 월 단위, 연 단위로 생성할 수 있다.
여기서, 수요곡선은 도 6에 도시된 바와 같이 시간에 따라 냉방부하는 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 30,000W, 21시~24시에 1W로 생성할 수 있다. In this case, the energy demand curve for each use can be generated in units of minutes, hours, days, weeks, months, and years as needed in the integrated management of building energy in terms of cost.
Here, the demand curve is as shown in FIG. 6, and the cooling load over time is 1 W from 3 to 6 o'clock, 15,000 W from 9 o'clock, 30,000 W from 12:00 to 15:00, and 1 W from 21:00 to 24 o'clock can do.
예를 들어, 실측값을 기반으로 예측값을 보정하는 경우에는 분 단위나 시간 단위를 사용할 수 있고, 에너지 비용 계획 수립이나 투자비 산정시에는 월 단위나 연 단위로 사용할 수 있다. 일 단위나 주 단위의 경우에도 구성원들이 에너지 절감활동에 참여하고 피드백을 받는 목적에 유용하게 활용될 수 있다. For example, in the case of correcting the forecast value based on the measured value, the unit of minutes or the unit of time can be used, and when the energy cost plan is established or the investment cost is calculated, it can be used on a monthly or annual basis. Even on a daily or weekly basis, it can be usefully used for the purpose of receiving feedback and participating in energy saving activities.
또한, 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹은 각 용도별로 대체가 가능한 에너지원들을 동일한 그룹으로 묶어서 용도별 에너지 공급그룹으로 생성할 수 있다. In addition, the substitutable energy source group for each use may be created as an energy supply group for each use by grouping the substitutable energy sources for each use into the same group.
예를 들면, 전기와 지열, 태양광(PV), 에너지저장장치(ESS) 같은 에너지원을 냉방에 활용할 수 있으므로, 에너지 공급그룹 = {전기, 지열, PV, ESS}가 될 수 있다. For example, energy supply group = {electricity, geothermal, PV, ESS} because energy sources such as electricity, geothermal heat, solar power (PV), and energy storage system (ESS) can be used for cooling.
S20 단계에서 건물 에너지원별 공급곡선, 단가곡선 및 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고, 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성한 후 통합에너지 예측부(40)는 각 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합을 생성한다(S30). In step S20, a supply curve for each building energy source, a unit price curve, and an energy demand curve for each use are generated, and after generating a group of alternative energy sources for each use, the integrated
여기서, 통합에너지 예측부(40)는 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성할 때 도 3에 도시된 바와 같이 용도별 에너지원 그룹에서 가장 낮은 단가의 에너지원을 선정한다(S310). Here, the integrated
S310 단계에서 가장 낮은 단가의 에너지원(10)을 선정한 후 통합에너지 예측부(40)는 총공급량에 선정된 에너지원의 공급량과 공급순위를 포함한다(S320). After selecting the
S320 단계에서 선정된 에너지원(10)에 대해 통합에너지 예측부(40)는 용도별 에너지 수요곡선에 따라 수요가 충족되는지 판단한다(S330). For the
S330 단계에서 용도에 따른 수요가 충족되는지 판단하여 수요가 충족되는 경우, 통합에너지 예측부(40)는 에너지원별 공급량과 공급순위를 결정한다(S360). In step S330, it is determined whether the demand according to the use is satisfied, and when the demand is satisfied, the integrated
반면, S330 단계에서 용도에 따른 수요가 충족되는지 판단하여 선정된 에너지원(10)이 용도에 따른 수요가 충족되지 않은 경우, 통합에너지 예측부(40)는 용도별 에너지원 그룹에서 다음으로 낮은 단가의 에너지원(10)을 선정한다(S340). On the other hand, if the
S340 단계에서 다음으로 낮은 단가의 에너지원을 선정한 후 통합에너지 예측부(40)는 총공급량에 선정된 에너지원(10)의 공급량을 추가하고 다음 공급순위에 포함한다(S350). After selecting the next lowest unit cost energy source in step S340, the integrated
이후 S330 단계로 리턴하여 용도에 따른 수요가 충족되는지 판단하여 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 에너지원(10)을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하고, 이때 수요곡선을 충족하지 못 한다면 그 다음으로 비용이 저렴한 에너지원(10)을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정할 수 있다. Afterwards, return to step S330 to determine whether the demand according to the use is satisfied and use the unit price curve for each building energy source until the energy demand curve for each use is satisfied. At this time, if the demand curve is not met, the method of supplying the next lowest
예를 들어, 9시 기준 지열 단가가 가장 저렴하므로 이 시간대의 냉방부하인 15,000은 지열을 이용할 수 있다. 12시 기준으로는 지열 단가가 가장 저렴하나, 이 시간대의 냉방부하인 30,000 중에서 지열은 15,000 까지만 이용할 수 있으므로, 나머지 냉방부하인 15,000은 다음으로 에너지단가가 저렴한 태양광에서 15,000을 이용할 수 있다. 15시 기준으로는 이와 동일하게 냉방부하 40,000에 대해서 에너지단가가 저렴한 순서부터 지열 15,000 태양광 20,000 에너지저장장치 5,000을 이용할 수 있다. 마지막으로 18시 기준 냉방부하는 15,000 이므로 에너지단가가 가장 저렴한 지열 15,000을 이용할 수 있다. For example, since the unit price of geothermal heat is the lowest at 9 o'clock, the cooling load of 15,000 during this time period can use geothermal heat. As of 12:00, the unit price of geothermal heat is the lowest, but geothermal heat can only be used up to 15,000 out of the 30,000 cooling load during this time. As of 15:00, in the same way, for the cooling load of 40,000, geothermal 15,000, solar power 20,000 and 5,000 energy storage devices can be used starting from the lowest energy unit price. Lastly, as the cooling load is 15,000 as of 18:00, geothermal 15,000, which has the lowest energy cost, can be used.
S30 단계에서 생성된 각 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합별로 통합에너지 제어부(50)가 에너지 기반 설비(20)를 제어한다(S40). The integrated
여기서, 통합에너지 제어부(50)는 통합에너지 예측부(40)에서 최저비용 조합에 따른 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 에너지 기반 설비(20)를 제어하고, 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급할 수 있다. Here, the integrated
예를 들어, 9시 기준으로는 지열설비를 가동하고, 12시 기준으로 지열설비와 태양광설비를 이용하며, 15시 기준으로는 지열설비와 태양광 설비, 에너지저장장치를 이용한다. 마지막으로 18시에는 지열 설비를 이용하여 냉방부하에 필요한 에너지를 공급한다. For example, geothermal facilities are operated at 9 o'clock, geothermal facilities and photovoltaic facilities are used at 12 o'clock, and geothermal facilities, solar power facilities, and energy storage devices are used at 15:00. Finally, at 18:00, the energy required for cooling loads is supplied using geothermal facilities.
S40 단계에서 에너지 기반 설비를 제어한 후 통합 에너지 평가부(60)는 통합에너지 제어부(50)에서 에너지 기반 설비(20)를 제어한 제어 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가한다(S50). After controlling the energy-based facility in step S40, the integrated
통상적으로, 에너지 수요는 실시간으로 발생하므로 정확한 예측이 불가능하고, 이로 인해서 사전에 설정한 수요곡선과는 차이가 발생하기 때문에 실제 측정한 실측값과 예측값 사이에는 오차가 존재하게 된다. In general, since energy demand occurs in real time, it is impossible to accurately predict it. As a result, a difference from a previously set demand curve occurs, so that an error exists between the actually measured value and the predicted value.
따라서 통합에너지 예측부(40)는 실제 측정한 실측값과 예측값 사이에는 차이가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단한다(S60). Therefore, the integrated
S60 단계에서 실측값과 예측값 오차가 허용 가능한 범위 미만인 경우, S40 단계로 리턴되어 통합에너지 제어부(50)는 생성된 에너지 그룹별 최저비용 조합에 의해 에너지 기반 설비(20)를 제어한다. If the error between the measured value and the predicted value in step S60 is less than the allowable range, it returns to step S40 and the integrated
반면, S60 단계에서 실측값과 예측값 오차가 허용 가능한 범위 이상인 경우, 통합에너지 예측부(40)는 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화한다(S70). On the other hand, when the error between the measured value and the predicted value is greater than or equal to the allowable range in step S60, the integrated
이때, 통합에너지 예측부(40)는 예측값과 실측값 사이의 오차를 분석하여 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선, 공급곡선 및 단가곡선 중 어느 하나 이상을 보정할 수 있다. In this case, the integrated
여기서, 예측값과 실측값 사이의 오차를 분석하여 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선과 공급곡선, 단가곡선을 확인할 수 있으나, 공급곡선과 단가곡선은 사전에 확정되므로 거의 변동이 없기 때문에 수요곡선을 보정하게 된다. Here, the demand curve, the supply curve, and the unit price curve can be checked so that the error can be minimized by analyzing the error between the predicted value and the measured value. will do
이때, 적용 가능한 보정 기법으로는 전통적으로 이동평균법이나 지수평활법, 분할법, ARIMA 모형, 계량경제모형, 딥 러닝과 같은 인공지능기법 등 다양한 방법들이 있으며, 필요시 사용자 경험에 의한 직접 입력 방법도 있다. 이 중에서 오차가 가장 작은 방법으로 수요곡선을 갱신할 수 있다. At this time, there are traditionally various methods such as moving average method, exponential smoothing method, segmentation method, ARIMA model, econometric model, and artificial intelligence method such as deep learning as applicable correction techniques. If necessary, there is also a direct input method based on user experience . Among these, the demand curve can be updated by the method with the smallest error.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 건물 에너지 통합 관리 방법에 따르면, 냉난방, 공조, 조명, 급탕, 전력설비 등 다양한 에너지 기반 설비들을 운영함에 있어 다수개의 에너지원을 통합적으로 관리하여 상호간에 대체 가능한 다수개의 에너지원을 활용함으로써, 건물에 공급되고 있는 에너지와 용도별로 필요한 수요를 실시간으로 최적화하여 건물에너지를 비용 측면에서 효율적으로 운영하여 에너지 비용을 최소화할 수 있다. As described above, according to the integrated building energy management method according to the embodiment of the present invention, a plurality of energy sources are integrated and mutually managed by operating various energy-based facilities such as air conditioning, air conditioning, lighting, hot water supply, and power facilities. By using a plurality of alternative energy sources, energy costs can be minimized by optimizing the energy supplied to the building and the required demand for each purpose in real time, thereby efficiently operating building energy in terms of cost.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDA”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely an example, and those skilled in the art to which various modifications and equivalent other embodiments are possible. will understand
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
10 : 에너지원
20 : 에너지 기반 설비
30 : 통합에너지 계측부
40 : 통합에너지 예측부
50 : 통합에너지 제어부
60 : 통합에너지 평가부10: energy source
20: energy infrastructure
30: integrated energy measurement unit
40: integrated energy prediction unit
50: integrated energy control unit
60: Integrated Energy Evaluation Department
Claims (20)
다수의 상기 에너지원에 대해 에너지원별 공급곡선과 단가곡선, 용도별 에너지 수요곡선 및 용도별 대체 가능 에너지 공급그룹을 생성하고, 용도별로 에너지 공급 그룹별 최저비용 조합을 생성하고, 예측값과 실측값이 허용 오차 범위를 넘어서면 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 확인하고, 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고, 용도별 대체 가능한 에너지 공급그룹을 수정하는 통합에너지 예측부;
상기 통합에너지 예측부에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 상기 에너지 기반 설비를 제어하는 통합에너지 제어부; 및
상기 통합에너지 예측부에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 상기 에너지 기반 설비를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가하는 통합에너지 평가부;를 포함하되,
상기 통합에너지 예측부는, 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 상기 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하고, 수요곡선을 충족하지 못할 경우, 그 다음으로 비용이 저렴한 상기 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하고,
상기 통합에너지 제어부는, 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급하며,
상기 통합에너지 예측부는, 대상 건물로 공급되는 에너지원별로, 시간대에 따라 공급 가능한 총량을 표시하는 공급곡선과 시간대에 따라 단가를 표시하는 단가곡선을 생성하고, 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시하는 용도별 에너지 수요곡선과, 각 용도별로 대체가 가능한 에너지원들은 동일한 그룹으로 묶어서 용도별 에너지 공급그룹을 생성하며, 실제 측정한 실측값과 예측값 사이의 오차가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단하여 오차 허용 범위를 넘어설 경우, 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선, 공급곡선 및 단가곡선 중 어느 하나 이상을 보정하여 최적화하고,
상기 에너지원은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치 및 풍력 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 에너지 기반 설비는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 공급곡선은, 시간에 따라 전기는 25,000W, 지열은 15,000Kcal/h, 에너지저장장치의 전력은 10,000W로 일정하고, 태양광에 의한 전력은 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 20,000W, 18시에 15,000W, 21시~24시에 1W로 생성하고,
상기 단가곡선은, 시간에 따라 지열은 5$, 태양광은 20$, 에너지저장장치는 30$로 일정하고, 전기는 3시~6시에 10$, 9시에 25$, 12시~15시에 50$, 18시에 25$, 21시~24시에 10$로 생성하며,
상기 수요곡선은, 시간에 따라 냉방부하는 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 30,000W, 21시~24시에 1W로 생성하는 것을 특징으로 하는 건물 에너지 통합 관리 장치.
an integrated energy measurement unit that measures in real time a number of energy sources used in energy-based facilities for each purpose;
For a plurality of the above energy sources, a supply curve for each energy source, a unit price curve, an energy demand curve for each use, and an alternative energy supply group for each use are generated, and a lowest cost combination for each energy supply group is generated for each use, and the predicted value and the measured value have tolerance If the range is exceeded, the integrated energy forecasting unit checks the supply curve and unit price curve for each energy source, corrects the energy demand curve for each use, and revises the substitutable energy supply group for each use;
an integrated energy control unit for controlling the energy-based facility according to the supply amount and supply order for each energy source determined for each use in the integrated energy prediction unit; and
An integrated energy evaluation unit that outputs the result of controlling the energy infrastructure according to the supply amount and supply order for each energy source determined by the integrated energy prediction unit, and evaluates whether the result matches the predicted value;
The integrated energy prediction unit supplies the lowest cost energy source by using the unit price curve for each building energy source until the energy demand curve for each use is satisfied, as much as the range that can be provided from the supply curve, and if the demand curve is not met, Next, the method of supplying the low-cost energy source as much as the range that can be provided from the supply curve is repeated until the demand curve is satisfied to determine the supply amount and supply order for each energy source so that the lowest cost is obtained within the energy group by use,
When the total energy source is insufficient or it is necessary to reduce the total energy source, the integrated energy control unit sets priorities for each use and supplies energy by priority,
The integrated energy prediction unit generates, for each energy source supplied to the target building, a supply curve indicating the total amount that can be supplied according to the time period and a unit price curve indicating the unit price according to the time period, and calculates the total energy demand required in the target building. The energy demand curve for each use, which shows the amount of demand according to the time period by classifying it by use, and the energy source that can be replaced by each use are grouped into the same group to create an energy supply group for each use, and the error between the actual measured value and the predicted value is It is determined whether it is within the allowable range or not, and if it exceeds the allowable error range, it is optimized by correcting at least one of the demand curve, supply curve, and unit price curve so that the error can be minimized;
The energy source includes any one or more of a heat source, gas, geothermal, solar light, energy storage device and wind power,
The energy-based equipment includes any one or more of air conditioning equipment, air conditioning equipment, lighting equipment, hot water supply equipment, and power equipment,
The supply curve is constant over time at 25,000W for electricity, 15,000Kcal/h for geothermal heat, and 10,000W for the energy storage device, and the power by sunlight is 1W from 3 to 6 o’clock and 15,000 from 9 o’clock W, 20,000W is generated from 12:00 to 15:00, 15,000W from 18:00, 1W from 21:00 to 24,
The unit price curve is constant over time at $5 for geothermal heat, $20 for solar power, and $30 for energy storage, and electricity is $10 from 3 to 6, 25 from 9 to 25, and 12 to 15. It is created at 50$ at the hour, 25$ at 18:00, and 10$ at 21:00~24:00.
The demand curve is, according to time, the cooling load is 1 W from 3 to 6 o'clock, 15,000 W from 9 o'clock, 30,000 W from 12 o'clock to 15 o'clock, and 1 W from 21:00 to 24 o'clock. Unified Management Unit.
통합에너지 예측부가 상기 통합에너지 계측부로부터 에너지 정보를 입력받아 건물 에너지원별 공급곡선, 단가곡선 및 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고, 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성하는 단계;
상기 통합에너지 예측부가 각 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합을 생성하는 단계;
통합에너지 제어부가 상기 통합에너지 예측부에서 생성된 조합별로 에너지 기반 설비를 제어하는 단계;
통합에너지 평가부가 상기 통합에너지 제어부에서 상기 에너지 기반 설비를 제어한 제어 결과를 출력하고 평가하는 단계;
상기 통합에너지 예측부가 예측값과 실측값의 오차가 허용 범위 이내에 있는지를 평가하는 단계; 및
상기 통합에너지 예측부가 오차 허용 범위를 벗어나면 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화하는 단계;를 포함하되,
상기 용도별로 에너지 그룹별 최저비용 조합을 생성하는 단계는, 상기 통합에너지 예측부가 용도별 에너지 수요곡선을 충족할 때까지, 건물 에너지원별 단가곡선을 활용하여 가장 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하고, 상기 수요곡선을 충족하지 못할 경우에는 그 다음으로 비용이 저렴한 에너지원을 공급곡선에서 제공 가능한 범위만큼 공급하는 방식을 수요곡선이 충족할 때까지 되풀이하여 용도별 에너지 그룹 내에서 최저비용이 나오도록 에너지원별 공급량과 공급순서를 결정하고,
상기 에너지 기반 설비를 제어하는 단계는, 상기 통합에너지 제어부가 총에너지원이 부족하거나 절감할 필요가 있을 경우에는 용도별 상호간에도 우선순위를 정하여 우선순위별로 에너지를 공급하며,
상기 건물 에너지원별 공급곡선과 단가곡선을 생성하는 단계는, 상기 통합에너지 예측부가 대상 건물로 공급되는 에너지원별로, 시간대에 따라 공급 가능한 총량을 표시하는 공급곡선과 시간대에 따라 단가를 표시하는 단가곡선을 생성하고,
상기 용도별 에너지 수요곡선을 생성하고 용도별 대체 가능한 에너지원 그룹을 생성하는 단계는, 상기 통합에너지 예측부가 대상 건물에서 필요로 하는 총에너지 수요를, 용도별로 구분하여 시간대에 따라 수요량을 표시하는 용도별 에너지 수요곡선과, 각 용도별로 대체가 가능한 에너지원들을 동일한 그룹으로 묶어서 용도별 에너지 공급그룹을 생성하며,
상기 통합에너지 예측부에서 생성된 조합별로 에너지 기반 설비를 제어하는 단계는, 상기 통합에너지 제어부가 상기 통합에너지 예측부에서 각 용도별로 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의하여 상기 에너지 기반 설비를 제어하고,
상기 제어 결과를 출력하고 평가하는 단계는, 상기 통합에너지 평가부가 상기 통합에너지 예측부에서 결정된 에너지원별 공급량과 공급순서에 의해 상기 에너지 기반 설비를 제어한 결과를 출력하고, 그 결과가 예측한 값과 맞는지 평가하며,
상기 예측값과 실측값의 오차가 허용 범위 이내에 있는지를 평가하는 단계는, 상기 통합에너지 평가부가 실제 측정한 실측값과 예측값 사이의 오차가 허용 가능한 범위 이내인지 아닌지를 판단하여 오차 허용 범위를 넘어설 경우 보정을 수행하고,
상기 용도별 에너지 수요곡선을 보정하고 용도별 대체 가능 에너지원 그룹을 수정하여 최적화하는 단계는, 상기 통합에너지 평가부가 예측값과 실측값 사이의 오차를 분석하여 오차가 최소화될 수 있도록 수요곡선, 공급곡선 및 단가곡선 중 어느 하나 이상을 보정하며,
상기 에너지원은, 열원, 가스, 지열, 태양광, 에너지저장장치 및 풍력 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 에너지 기반 설비는, 공조설비, 냉방설비, 조명설비, 급탕설비 및 전력설비 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 공급곡선은, 시간에 따라 전기는 25,000W, 지열은 15,000Kcal/h, 에너지저장장치의 전력은 10,000W로 일정하고, 태양광에 의한 전력은 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 20,000W, 18시에 15,000W, 21시~24시에 1W로 생성하고,
상기 단가곡선은, 시간에 따라 지열은 5$, 태양광은 20$, 에너지저장장치는 30$로 일정하고, 전기는 3시~6시에 10$, 9시에 25$, 12시~15시에 50$, 18시에 25$, 21시~24시에 10$로 생성하며,
상기 수요곡선은, 시간에 따라 냉방부하는 3시~6시에 1W, 9시에 15,000W, 12시~15시에 30,000W, 21시~24시에 1W로 생성하는 것을 특징으로 하는 건물 에너지 통합 관리 방법.
receiving, by the integrated energy measurement unit, energy information measured in real time on a plurality of energy sources used by energy-based facilities for each purpose;
generating, by an integrated energy prediction unit, energy information input from the integrated energy measuring unit, a supply curve for each building energy source, a unit price curve, and an energy demand curve for each use, and generating a group of alternative energy sources for each use;
generating, by the integrated energy prediction unit, a lowest cost combination for each energy group for each use;
controlling, by the integrated energy control unit, energy-based facilities for each combination generated by the integrated energy prediction unit;
outputting and evaluating a control result of the integrated energy evaluation unit controlling the energy-based facility in the integrated energy control unit;
evaluating whether an error between the predicted value and the actual value is within an allowable range by the integrated energy prediction unit; and
When the integrated energy prediction unit is out of the allowable error range, correcting the energy demand curve for each use and optimizing the alternative energy source group for each use; including;
In the step of generating the lowest cost combination for each energy group for each use, the lowest cost energy source can be provided from the supply curve by using the unit price curve for each building energy source until the integrated energy prediction unit meets the energy demand curve for each use Supply within the range and, if the above demand curve is not met, the method of supplying the next lowest cost energy source within the range that can be provided by the supply curve is repeated until the demand curve is satisfied, and the lowest cost within the energy group by use Determine the supply amount and supply order for each energy source so that
In the step of controlling the energy-based facility, when the integrated energy control unit lacks or needs to reduce the total energy source, the energy is supplied by priority by setting priorities even between each use,
The step of generating the supply curve and the unit price curve for each building energy source includes a supply curve that displays the total amount that can be supplied according to the time period for each energy source supplied to the target building by the integrated energy prediction unit and a unit price curve that displays the unit price according to the time period create,
In the step of generating the energy demand curve for each use and generating a group of alternative energy sources for each use, the total energy demand required by the target building by the integrated energy prediction unit is classified by use, and the amount of demand is displayed according to time period. By grouping the curve and alternative energy sources for each use into the same group, an energy supply group for each use is created,
In the step of controlling the energy-based facilities for each combination generated by the integrated energy prediction unit, the integrated energy control unit controls the energy-based facilities according to the supply amount and supply order for each energy source determined for each use in the integrated energy prediction unit,
In the step of outputting and evaluating the control result, the integrated energy evaluation unit outputs a result of controlling the energy-based facility according to the supply amount and supply order for each energy source determined by the integrated energy prediction unit, and the result is the predicted value and Evaluate whether
In the step of evaluating whether the error between the predicted value and the actual value is within the allowable range, the integrated energy evaluation unit determines whether the error between the actual measured value and the predicted value is within the allowable range and exceeds the allowable error range. make corrections,
The step of correcting the energy demand curve for each use and modifying and optimizing the substitutable energy source group for each use includes a demand curve, a supply curve, and a unit price so that the integrated energy evaluation unit analyzes the error between the predicted value and the actual value to minimize the error. Correct any one or more of the curves,
The energy source includes any one or more of a heat source, gas, geothermal, solar light, energy storage device and wind power,
The energy-based equipment includes any one or more of air conditioning equipment, air conditioning equipment, lighting equipment, hot water supply equipment, and power equipment,
The supply curve is constant over time at 25,000W for electricity, 15,000Kcal/h for geothermal heat, and 10,000W for the energy storage device, and the power by sunlight is 1W from 3 to 6 o’clock and 15,000 from 9 o’clock W, 20,000W is generated from 12:00 to 15:00, 15,000W from 18:00, 1W from 21:00 to 24,
The unit price curve is constant over time at 5$ for geothermal heat, 20$ for solar power, and 30$ for energy storage, and electricity at 10$ from 3 to 6 o'clock, 25 $ from 9 o'clock, and 12 to 15 o'clock It is created at 50$ at the hour, 25$ at 18:00, and 10$ at 21:00~24:00.
The demand curve is, according to the time, the cooling load is 1W from 3 to 6 o'clock, 15,000 W from 9 o'clock, 30,000 W from 12 o'clock to 15 o'clock, and 1 W from 21:00 to 24 o'clock. Integrated management method.
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