KR20220090202A - System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting - Google Patents

System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting Download PDF

Info

Publication number
KR20220090202A
KR20220090202A KR1020200181168A KR20200181168A KR20220090202A KR 20220090202 A KR20220090202 A KR 20220090202A KR 1020200181168 A KR1020200181168 A KR 1020200181168A KR 20200181168 A KR20200181168 A KR 20200181168A KR 20220090202 A KR20220090202 A KR 20220090202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
daily
heat
unit
facility
consumption
Prior art date
Application number
KR1020200181168A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김명열
Original Assignee
주식회사 와이뎁
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 주식회사 와이뎁 filed Critical 주식회사 와이뎁
Priority to KR1020200181168A priority Critical patent/KR20220090202A/en
Publication of KR20220090202A publication Critical patent/KR20220090202A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0286Modifications to the monitored process, e.g. stopping operation or adapting control
    • G05B23/0294Optimizing process, e.g. process efficiency, product quality
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling

Abstract

본 발명은 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템에 관한 것으로서, 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 서비스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하고, 운전 스케줄에 따라서 현장 설비에 대한 운전 제어를 수행하고, 상기 현장 설비의 운전에 따른 정보를 수집하며, 월별 열 수요 예측에 기반한 일일 열 수요 예측을 수행하고, 일일 열 수요 예측량에 기초하여 상기 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화를 수행하고, 일일 생산 목표량에 기초하여 현장 설비별로 운전 스케줄을 산출하여 열 에너지 소비 최적화를 수행하는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a complex facility optimal operation system based on thermal energy demand prediction, providing a user interface for providing an optimal complex facility operation service based on thermal energy demand forecasting, and controlling operation of field facilities according to an operation schedule performance, collecting information according to the operation of the on-site equipment, performing daily heat demand forecasting based on monthly heat demand forecasting, and performing production optimization to calculate the daily production target amount for each on-site equipment based on the daily heat demand forecasting amount And, it relates to an invention for performing optimization of thermal energy consumption by calculating an operation schedule for each on-site facility based on a target daily production amount.

Description

열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템{SYSTEM FOR PERFORMING OPTIMAL MANAGING OF COMPLEX EQUIPMENTS BASED THERMAL ENERGY DEMANDING FORCASTING}SYSTEM FOR PERFORMING OPTIMAL MANAGING OF COMPLEX EQUIPMENTS BASED THERMAL ENERGY DEMANDING FORCASTING

본 발명은 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템 및 그 방법에 관한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for a complex facility optimal operation system and method based on thermal energy demand prediction.

열 전기 다소비 사업장을 대상으로 하는 에너지 효율화 사업(MEG-EMS, Micro Energy Grid - Energy Management System)의 가장 중요한 목표는 에너지 소비 설비의 효율적 운전에 대한 측정 및 검증(M&V, Measurement and Verification) 관리로 냉난방 및 급탕용 설비의 투자 대비 효율성을 극대화하는데 있다.The most important goal of the energy efficiency project (MEG-EMS, Micro Energy Grid - Energy Management System) for businesses that consumes heat and electricity is the M&V, Measurement and Verification (M&V) management of the efficient operation of energy-consuming facilities. It is aimed at maximizing the efficiency of investment in heating and cooling and hot water supply facilities.

기본적으로 열 데이터의 경우 대부분 월 가스 요금 고지서로 관리되고 있어 실시간 열 소비에 대한 상황을 파악하기 어렵고, 또한 사이트별 상황(온도, 방문객, 부하 등) 변화에 유연하게 설비 제어를 하는 것은 거의 불가능한 상황이다.Basically, most of the heat data is managed as a monthly gas bill, so it is difficult to understand the real-time heat consumption situation, and it is almost impossible to flexibly control the facility in response to changes in site-specific conditions (temperature, visitors, load, etc.) to be.

또한, 건물 내 설비 관리자들이 설비 운영 제어값(설정 온도 등)을 계절별로 설정하고 나면 대부분 그 결과로 계절별 일률적인 설비 운영이 이루어지게 된다.In addition, after facility managers in the building set facility operation control values (set temperature, etc.) for each season, most of the results result in uniform facility operation for each season.

따라서, 고객의 다양한 운영 환경, 예를 들어 계절, 요일, 기온, 휴일 등의 변화에 유연하게 대응하면서도 에너지를 효과적으로 관리할 수 있는 시스템이 요구된다.Accordingly, there is a need for a system capable of effectively managing energy while flexibly responding to changes in customers' various operating environments, for example, seasons, days of the week, temperature, holidays, and the like.

본 발명은 설비의 투자 대비 효율성을 극대화시킬 수 있는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an optimal operation system for a complex facility based on a thermal energy demand prediction that can maximize the investment efficiency of the facility.

본 발명인 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템은,The present inventor's optimal operation system for complex facilities based on thermal energy demand prediction,

열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 서비스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 서비스 제공부; a service provider providing a user interface for providing an optimal operation service for a complex facility based on a prediction of thermal energy demand;

운전 스케줄에 따라서 현장 설비에 대한 운전 제어를 수행하고, 상기 현장 설비의 운전에 따른 정보를 수집하는 실시간 처리부; 및a real-time processing unit configured to perform operation control for on-site equipment according to an operation schedule and collect information according to operation of the on-site equipment; and

월별 열 수요 예측에 기반한 일일 열 수요 예측을 수행하여 일일 열 수요 예측량을 산출하고, 또한, 열 생산이 가능한 복수의 현장 설비의 일일 생산 가능량을 산출한 후, 상기 복수의 현장 설비의 일일 생산 가능량과 상기 일일 열 수요 예측량에 기초하여 상기 복수의 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화 과정과 상기 복수의 현장 설비가 각 설비별 일일 생산 목표량의 열 생산을 위해 상기 복수의 현장 설비별 일일 생산 가능량에 기초하여 상기 복수의 현장 설비별로 적용되는 운전 스케줄을 산출하는 소비 최적화 과정을 제어하는 최적 운전 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The daily heat demand forecast is performed based on the monthly heat demand forecast to calculate the daily heat demand forecast, and after calculating the daily production capacity of a plurality of field facilities capable of producing heat, the daily production capacity of the plurality of field facilities and A production optimization process of calculating a daily production target amount for each of the plurality of on-site facilities based on the predicted daily heat demand, and a daily production capacity of each of the plurality of on-site facilities for the plurality of on-site facilities to produce heat of a daily production target amount for each facility and an optimal operation management unit for controlling a consumption optimization process of calculating an operation schedule applied to each of the plurality of field facilities based on the .

본 발명은 고효율의 설비를 비용 효과적인 시간에 운전할 수 있도록 제어하여 열 전기 에너지 다소비 사업장에 대한 냉난방/급탕용 설비의 투자 대비 효율성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공한다.The present invention provides an effect of maximizing the efficiency of investment in heating/cooling/hot water supply facilities for businesses that consume a lot of heat and electric energy by controlling the high-efficiency facilities to be operated in a cost-effective time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 월별 가스 소비량 예측 그래프를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요일 특성 가중치에 대한 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일일 열 소비량 예측 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연간 시간대별 열 소비량 예측 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 생산 최적화 과정에 대한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소비 최적화 과정에 대한 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 설비 최적 운영 시스템이 사용된 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 최적 운전 관리부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 열 수요 예측부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 운전 스케줄링부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a monthly gas consumption prediction graph according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a concept of a day characteristic weight according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a daily heat consumption prediction graph according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a heat consumption prediction graph for each time period per year according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of a production optimization process according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of a consumption optimization process according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically illustrating an environment in which the complex facility optimal operating system according to an embodiment of the present invention is used.
FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed configuration of the optimal driving management unit shown in FIG. 7 .
9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the heat demand prediction unit shown in FIG. 8 .
FIG. 10 is a diagram illustrating a detailed configuration of the driving scheduling unit shown in FIG. 8 .

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. have.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템(10)에 대해 설명한다.Hereinafter, a description will be given of the complex facility optimal operation system 10 based on the prediction of thermal energy demand according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템(10)은 열 수요 예측 부분과 수요 예측 기반 설비 운전 스케줄링 부분의 두 가지로 구분하여 운용될 수 있다.First, the optimal complex facility operating system 10 based on thermal energy demand prediction according to an embodiment of the present invention may be operated by dividing it into two parts: a heat demand prediction part and a demand forecast-based facility operation scheduling part.

먼저, 열 수요 예측 부분에 대해 설명한다.First, the heat demand forecasting part will be described.

열 수요 예측은 월별 열 소비량(kcal, N㎥) 데이터를 바탕으로 사이트별 온도 변화 가중치 및 요일특성 가중치를 반영하여 일 소비량을 추정하게 되고, 추정된 일 소비량 데이터를 일반 건물 시간대별 열소비량 모델에 적용하여 사이트별 일일 열 수요 예측을 수행한다.Heat demand forecasting is based on monthly heat consumption (kcal, N㎥) data, and the daily consumption is estimated by reflecting the temperature change weight for each site and the day-of-week characteristic weight. Apply to perform daily heat demand forecast for each site.

또한, 일일 열 수요 예측 데이터를 사이트별 고정, 유동 에너지 특성, 시간대별 요일 유동계수를 적용하여 시간대별 열 소비량을 예측한다.In addition, the daily heat demand forecast data is fixed for each site, flow energy characteristics, and daily flow coefficients for each time period are applied to predict the heat consumption for each time period.

이러한 열 수요 예측을 위해 [수학식 1]과 같이 우선 가스 소비량 베이스 라인 모델 Y를 수립한다. To predict such heat demand, first, as in [Equation 1], a gas consumption baseline model Y is established.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Y는 월별 가스 소비 예측량(N㎥)이고,

Figure pat00002
는 월 냉방 계수이며,
Figure pat00003
은 월 난방 계수이고,
Figure pat00004
는 평일 계수이며,
Figure pat00005
는 휴일 계수이고, CDD(Cooling Degree Days)는 냉방도일이고, HDD(Heating Degree Days)는 난방도일이며,
Figure pat00006
은 월의 평일(weekdays)의 수이고,
Figure pat00007
는 월의 휴일(weekends)의 수이다. 여기서, 냉난방도일은 실내의 표준온도(18.3℃)와 1일 평균 외기 온도와의 차를 냉난방 기간 동안 합산한 것으로, 기온이 18.3℃보다 높을 경우 온도에서 18.3℃를 뺀 값을 CDD라고 하고 이하의 경우 18.3℃에서 기온을 뺀 값을 HDD로 한다. 이에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.where Y is the predicted monthly gas consumption (Nm3),
Figure pat00002
is the monthly cooling coefficient,
Figure pat00003
is the monthly heating coefficient,
Figure pat00004
is the weekday coefficient,
Figure pat00005
is the holiday coefficient, CDD (Cooling Degree Days) is cooling degree days, HDD (Heating Degree Days) is heating degree days,
Figure pat00006
is the number of weekdays in the month,
Figure pat00007
is the number of weekends in the month. Here, the heating and cooling degree is the sum of the difference between the indoor standard temperature (18.3℃) and the daily average outdoor temperature during the heating/cooling period. In this case, the HDD is the value obtained by subtracting the temperature from 18.3℃. Since this is already well known, a detailed description thereof will be omitted.

위의 베이스 라인 모델 Y를 특정 종합병원의 2년치 월별 열 에너지 소비량 데이터를 바탕으로 검증한 결과 도 1과 같이 나타났으며, 실제 월 가스 소비량과 거의 유사한 기본 모델이 생성될 수 있다. As a result of verifying the above baseline model Y based on two-year monthly thermal energy consumption data of a specific general hospital, it was shown as shown in FIG. 1 , and a basic model almost similar to the actual monthly gas consumption can be created.

다음으로, 일일 열 소비를 추정하는데 위의 수학식 1에 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 곱하여 얻어 진다.Next, in estimating the daily heat consumption, it is obtained by multiplying Equation 1 above by the temperature change weight and the day characteristic weight.

온도 변화 가중치란 특정 하루의 냉방지수(CDD)와 난방지수(HDD)의 합을 해당 월의 냉방지수와 난방지수의 총 합계로 나눈 값으로 각각의 일별 온도 변화 가중치(

Figure pat00008
) 를 구할 수 있으며 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.The temperature change weight is the value obtained by dividing the sum of the cooling rate (CDD) and heating index (HDD) for a specific day by the total sum of the cooling rate and heating index for the month.
Figure pat00008
) can be obtained and can be expressed as in [Equation 2].

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, CDDa는 한 달 중의 특정일 a의 냉방지수이고, HDDa는 특정일 a의 난방지수이다. 따라서, 분모는 한달 냉난방 지수의 합을 나타낸다. Here, CDDa is the cooling index of a specific day a in a month, and HDDa is the heating index of a specific day a in a month. Therefore, the denominator represents the sum of the monthly heating and cooling indices.

이러한 일별 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치(

Figure pat00010
)를 적용하여 추정되는 일일 소비 추정량(
Figure pat00011
)는 다음의 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.These daily temperature change weights and day-of-week characteristic weights (
Figure pat00010
) to the estimated daily consumption (
Figure pat00011
) can be expressed as the following [Equation 3].

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서,

Figure pat00013
은 위의 수학식 1에 기반하여 산출되는 월별 소비량을 나타낸다.here,
Figure pat00013
represents the monthly consumption calculated based on Equation 1 above.

이와 같이, 일일 소비 추정량은 월별 소비량에 일별 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 곱하여 추정될 수 있다.As such, the daily consumption estimate may be estimated by multiplying the monthly consumption by the daily temperature change weight and the day-of-week characteristic weight.

한편, 요일 특성 가중치는 업종별 특성으로 열 소비량 패턴이 전기 소비량 패턴과 유사하다고 가정하였고, 2년치 일별 전기 소비량을 기반으로 월별 요일 가중치를 산정하여 얻어진 계수이다. On the other hand, the day characteristic weight is a coefficient obtained by calculating the weight of the day of the week by month based on the daily electricity consumption for two years, assuming that the heat consumption pattern is similar to the electricity consumption pattern as a characteristic of each industry.

시뮬레이션 대상인 특정 종합병원의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 월/화~금/토/일로 분류하여 월요일의 사용량을 기준으로 다른 요일의 사용량을 상대적으로 표기하였고, 각 분류마다 8개의 값을 가지게 된다(2년, 월별 8주). In the case of a specific general hospital that is a simulation target, as shown in FIG. 2, it is classified into Monday/Tuesday-Friday/Sat/Sun, and the usage on other days of the week is relatively indicated based on the usage on Monday, and each classification has 8 values. (2 years, 8 weeks per month).

본 발명의 실시예에서는 한 카테고리 안의 8개값의 평균을 채택하여 요일의 상대적 가중치를 값으로 일별 온도 가중치와 함께 월별 소비량에 곱하여 일일 열 소비량를 추정하였다. In the embodiment of the present invention, the average of eight values in one category is adopted and the daily heat consumption is estimated by multiplying the relative weight of the day of the week by the monthly consumption together with the daily temperature weight.

다음은 수학식 3과 같이 산출되는 일일 소비 추정량을 바탕으로 냉방도일, 난방도일, 월/휴일/금요일/토요일의 요일 특성, 하루 전 소비량, 일주일 전 소비량 변수를 분석하여 일일 수요 예측 모델을 [수학식 4]와 같이 나타내었다. Next, based on the daily consumption estimate calculated as in Equation 3, the daily demand forecasting model is developed by analyzing the variables of cooling degree day, heating degree day, day characteristics of Monday/holiday/Friday/Saturday, consumption a day before, and consumption a week ago [Mathematics] Equation 4].

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서,

Figure pat00015
는 일 냉방계수이고,
Figure pat00016
은 일 난방계수이며,
Figure pat00017
는 월요일 계수이고,
Figure pat00018
는 금요일 계수이며,
Figure pat00019
는 토요일 계수이고,
Figure pat00020
는 휴일(일요일, 공휴일) 계수이며,
Figure pat00021
는 하루 전 열 소비량 계수이고,
Figure pat00022
은 일주일 전 열 소비량 계수이며,
Figure pat00023
는 월/금/토/일 또는 공휴일로써 해당 요일일 경우만 1의 값을 가지고 그렇지 않은 경우에는 0의 값을 가지고,
Figure pat00024
는 하루 전 일일 수비 추정량 혹은 하루 전 일일 소비량(kcal)이며,
Figure pat00025
는 일주일 전 일일 소비 추정량 혹은 일주일 전 일일 소비량(kcal)이다.here,
Figure pat00015
is the working cooling coefficient,
Figure pat00016
is the daily heating coefficient,
Figure pat00017
is the Monday coefficient,
Figure pat00018
is the Friday coefficient,
Figure pat00019
is the Saturday coefficient,
Figure pat00020
is the holiday (Sunday, public holiday) coefficient,
Figure pat00021
is the coefficient of heat consumption a day before,
Figure pat00022
is the coefficient of heat consumption a week ago,
Figure pat00023
is Monday/Friday/Saturday/Sunday or a public holiday and has a value of 1 only if it is the day of the week, and has a value of 0 otherwise,
Figure pat00024
is the daily defense estimate of the day before or daily consumption (kcal) the day before,
Figure pat00025
is the estimated daily consumption a week ago or daily consumption in kcal a week ago.

상기 수학식 4에 대해, 예를 들면 예측하고자 하는 요일이 월요일이라면

Figure pat00026
을 제외한 변수에는 0이 들어가고 해당 요일 변수는 값 1을 갖는다. With respect to Equation 4, for example, if the week to be predicted is Monday
Figure pat00026
0 is entered in variables except for , and the corresponding day variable has a value of 1.

그리고, 회귀 분석을 통해 얻은 계수 값을 수학식 4에 대입한다. Then, the coefficient values obtained through the regression analysis are substituted into Equation (4).

검증을 위해 특정 종합병원 데이터를 바탕으로 회귀분석 결과 결정 계수들은 약 95%의 신뢰 수준을 가졌다. As a result of regression analysis based on specific general hospital data for verification, the coefficients of determination had a confidence level of about 95%.

상기 특정 종합병원의 회귀분석 결과는 다음과 같이 표 1로 나타낼 수 있다.The regression analysis results of the specific general hospital can be shown in Table 1 as follows.

[표 1][Table 1]

Figure pat00027
Figure pat00027

Figure pat00028
Figure pat00028

위의 표를 통해 얻어진 계수들을 수학식 4에 적용하면 얻어지는 일일 소비 추정량은 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.When the coefficients obtained through the above table are applied to Equation 4, the daily consumption estimate obtained can be expressed as in Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00029
=688631.8397054*CDD + 230283.639946574*HDD + 643426.722692934*
Figure pat00030
+ 77832.4794508482*
Figure pat00031
+ (-943365.972701576)*
Figure pat00032
+ (-597161.056890592)*
Figure pat00033
Figure pat00034
+ 0.632561424613761*
Figure pat00035
+ 0.0242916407593964*
Figure pat00036
Figure pat00029
=688631.8397054*CDD + 230283.639946574*HDD + 643426.722692934*
Figure pat00030
+77832.4794508482*
Figure pat00031
+ (-943365.972701576)*
Figure pat00032
+ (-597161.056890592)*
Figure pat00033
Figure pat00034
+ 0.632561424613761*
Figure pat00035
+ 0.0242916407593964*
Figure pat00036

수학식 5를 시각화한 결과를 나타낸 도면이 도 3이 된다.3 is a diagram showing the result of visualization of Equation 5.

한편, 수요 예측의 마지막 단계로 시간대 별 수요 예측을 위해 위의 일일 소비 추정량(

Figure pat00037
)을 에너지를 고정적으로 사용하는 면적과 시간대별 에너지 소비량 가중치를 곱하여 시간대 별 열 소비 추정량(
Figure pat00038
)을 추정하는 모델을 [수학식 6]과 같이 만들었다. On the other hand, as the last stage of demand forecasting, the daily consumption estimator (
Figure pat00037
(
Figure pat00038
) was created as in [Equation 6].

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00039
Figure pat00039

여기서,

Figure pat00040
는 시간대별 열 소비 추정량(kcal)이고,
Figure pat00041
는 일일 소비 추정량(kcal)이며,
Figure pat00042
는 고정 비율이고,
Figure pat00043
는 요일별 시간대 유동계수를 나타낸다.here,
Figure pat00040
is the estimate of heat consumption over time (kcal),
Figure pat00041
is the daily consumption estimate (kcal),
Figure pat00042
is a fixed ratio,
Figure pat00043
is the flow coefficient for each day of the week.

수학식 6에서 고정비율이란 건물 전체 면적 중 고정적으로 에너지를 사용하는 면적의 비율을 말하고, 반대로 유동비율은 1에서 고정비율을 뺀 나머지를 말한다. In Equation 6, the fixed ratio refers to the ratio of the area that uses energy in a fixed manner among the total area of the building, and the flow ratio refers to the remainder obtained by subtracting the fixed ratio from 1.

특정 종합병원의 경우 외래 면적과 입원실의 면적의 합을 전체 면적으로 가정하였고, 고정비율은 전체 면적 대비 입원실의 면적으로 구했으며, 유동비율은 외래면적으로 구했다. In the case of a specific general hospital, the sum of the outpatient area and the inpatient room area was assumed to be the total area, the fixed ratio was calculated as the area of the inpatient room to the total area, and the floating ratio was calculated as the outpatient area.

고정과 유동 비율의 비는 28.6% : 71.4%였다. The ratio of the fixed and flow ratio was 28.6% : 71.4%.

요일 별 시간대 유동계수는 요일 특성 가중치(

Figure pat00044
와 마찬가지로 요일별 열 소비 패턴은 전기 소비패턴과 유사하다고 가정하여, 요일별(월/화~금/토/휴일 또는 일)로 하루(24시간) 전력 소비량 대비 요일별 시간대 전력 사용량 비율을 요일 별 시간대 유동 계수로 정의하였다. 그리고 1시간당 8개의 요일 별 시간대 유동계수 값의 평균을 수학식 6에서 사용하였다The flow coefficient for each day of the week is the day-of-week characteristic weight (
Figure pat00044
Similarly, assuming that the heat consumption pattern by day of the week is similar to the electricity consumption pattern, the ratio of power consumption per day (24 hours) to power consumption per day (Mon/Tuesday-Friday/Sat/Holiday or Sun) per day (Mon/Tuesday-Friday/Sat/Holiday or Sun) is calculated as the flow coefficient for each day of the week. was defined as And the average of the flow coefficient values for each day of the week for 8 hours per hour was used in Equation 6

시간대 별 열 수요 예측 결과는 종합병원의 2년치 월별 열 에너지 소비량 데이터로 시뮬레이션시 도 4와 같은 연간 시간대 별 열 소비량 예측 결과를 얻을 수 있다.The heat demand prediction results for each time period are two years of monthly heat energy consumption data of a general hospital.

다음, 수요 예측 기반 설비 운전 스케줄링 부분에 대해 설명한다.Next, the demand forecast-based facility operation scheduling part will be described.

수요 예측 기반 설비 운전 스케줄링 부분은 생산 최적화 단계와 소비 최적화 단계로 구분되고, 생산 최적화 단계에서는 설비의 계절별 효율, 생산 연료단가, 요금제, 일일 생산 가능량 등을 기준으로 설비별 일일 생산목표량을 선정하게 되며, 소비 최적화 단계에서는 설비별 예열 소요시간, 시간대별 생산단가, 운전비용 등을 고려하여 일일 생산 목표량에 대한 설비별 시간대별 운전 스케쥴을 생성하게 된다. The demand forecast-based facility operation scheduling part is divided into a production optimization stage and a consumption optimization stage. In the production optimization stage, the daily production target for each facility is selected based on the seasonal efficiency of the facility, production fuel price, rate system, daily production capacity, etc. , in the consumption optimization stage, the operation schedule for each facility for each time zone is created for the daily production target in consideration of the preheating time required for each facility, the production unit price for each time period, and the operating cost.

위와 같이 소비 측면의 시간별 열 수요 예측량을 기반으로 설비별 열 생산 측면에서 고려해야 할 요인(표 2에서 진한 글씨)과 각각 설비들에게 내려줄 정책 순서는 다음의 [표 2]와 같다As above, the factors to be considered in terms of heat production by facility (bold text in Table 2) and the order of policies to be given to each facility are as follows, based on the forecast amount of heat demand by time in terms of consumption as described above in [Table 2].

[표 2][Table 2]

Figure pat00045
Figure pat00045

예를 들면, 사이트에 냉난방과 급탕 두 가지 열 수요량이 있는 경우 우선 각각의 일일 열 수요량을 예측한다. For example, if a site has two types of heat demand, heating and cooling, first estimate the daily heat demand for each.

냉난방의 수요에 따른 공급 설비는 전기를 사용하는 히트펌프와 가스를 사용하는 흡수식 냉온수기가 있을 경우 각 설비의 계절별 효율을 비교한 후 효율이 높은 설비를 선택한다. If there is a heat pump that uses electricity and an absorption type cold/hot water heater that uses gas, the equipment with high efficiency is selected after comparing the seasonal efficiencies of each facility.

*다음으로, 해당하는 설비의 생산 연료(심야전기/일반전기 혹은 LNG 가스 등)를 단가 별로 비교한 뒤 설비의 용량 및 댓수를 고려하여 일일 열 생산 가능량을 계산하고, 위에서 계산한 효율 높은 설비를 1순위로 설비별 일일 생산 목표량을 설정한다. *Next, after comparing the production fuel (late-night electricity/general electricity or LNG gas, etc.) of the relevant facility by unit price, calculate the daily heat production capacity considering the capacity and number of facilities, and select the high-efficiency facility calculated above. Set the daily production target for each facility as the first priority.

설비의 시간대 별 소비 최적화를 위해 일일 생산 목표량에 맞는 설비별 운전 시간(예열시간 포함)이 정해지고 시간대별 생산 단가와 운전비용을 고려한 후 시간대 별 설비 최적 운전 스케쥴 정책을 생성한다. In order to optimize consumption by time of day, the operating time (including preheating time) for each facility that meets the daily production target is determined, and after considering the production unit price and operating cost for each time period, an optimal facility operation schedule policy is created for each time period.

특정 종합병원의 경우 하계오후(14~17)에 전력피크이므로 운전은 오전 7~13시에 이루어지는 것이 좋으며 각 시간대 별 시간당 단가가 다르므로 이를 고려하면 사이트에 최적인 설비 운전 정책이 도 5 및 도 6과 같이 생성될 수 있다. In the case of a specific general hospital, since the power peak is in the afternoon (14-17) in the summer, it is recommended that operation be performed between 7 and 13:00. It can be created like 6.

도 5를 참조하면, 냉난방 수요 예측 결과 일일 난방 수요 예측으로 12,558,251kcal의 수요가 예측되었다.Referring to FIG. 5 , as a result of forecasting the heating and cooling demand, a demand of 12,558,251 kcal was predicted as a daily heating demand forecast.

먼저, 설비로는 히트펌프와 냉온수기가 있으며, 이들의 효율은 히트펌프가 2.7로써 냉온수기의 0.85보다 높으므로 히트펌프를 1순위 설비로 선택한다.First, as facilities, there are a heat pump and a water heater, and the efficiency of the heat pump is 2.7, which is higher than that of the cold/hot water machine, 0.85, so the heat pump is selected as the first priority facility.

다음, 각 설비의 생산 연로 단가의 경우 히트펌프가 심야전기 기준 30.7원/Mcal이고 냉온수기가 LNG가스 기준 1133원/Mcal이 된다.Next, in the case of the production fuel unit cost of each facility, the heat pump is 30.7 won/Mcal based on late-night electricity and the cold/hot water unit is 1133 won/Mcal based on the LNG gas.

그 후, 각 설비별로 일일 생산 가능량을 계산하는데, 히트펌프가 8대 있으며 총 용량은 151kWh급으로 가정하고, 냉온수기는 320RT급 1대가 있는 것으로 가정한다.After that, the daily production capacity for each facility is calculated. It is assumed that there are 8 heat pumps and the total capacity is 151 kWh, and that there is one 320RT class of hot and cold water heaters.

*먼저, 1순위 설비인 냉온수기는 151kWh * 24h * 2.7 * 860(kcal//kWh) = 8,414,920 kcal의 일일 생산 가능량이 산출되고, 2순위 설비인 냉온수기는 320RT * 24h * 0.85 * 3,024(kcal/RT) = 19,740,672 kacl의 일일 생산 가능량이 산출된다.*First, the 1st priority facility, the cold/hot water unit, is 151kWh * 24h * 2.7 * 860(kcal//kWh) = 8,414,920 kcal of daily production capacity, and the 2nd priority facility, the cold/hot water machine, is 320RT * 24h * 0.85 * 3,024(kcal/RT) ) = 19,740,672 daily production capacity of kacl is calculated.

다음, 일일 난방 수요 예측량이 12,558,251kcal이므로, 먼저 1순위 설비인 히트펌프를 24시간 풀로 가동하는 경우 총 8,414,920 kcal의 생산이 가능하므로 1순위 설비인 히트펌프의 일일 생산 목표량은 8,414,928 kcal로 설정하고, 총 수요 예측량에서 히트펌프에 의해 생산되고 남은 양은 4,143,323 kcal이므로 이 양만 2순위 설비인 냉온수기가 생산하는 일일 생산 목표량이 된다.Next, since the daily heating demand forecast is 12,558,251 kcal, if the first-priority heat pump is operated at full capacity for 24 hours, a total of 8,414,920 kcal can be produced. Since the remaining amount produced by the heat pump from the total demand forecast amount is 4,143,323 kcal, only this amount becomes the daily production target amount produced by the cold/hot water machine, which is the second priority facility.

이와 같이, 각 설비의 효율과 생산 가능량에 기초하여 각 설비별 일일 생산 목표량을 최적으로 설정할 수 있게 된다.In this way, it is possible to optimally set a target daily production amount for each facility based on the efficiency and production capacity of each facility.

다음 도 6을 참조하면, 도 5에서와 같이 각 설비별로 일일 생산 목표량이 산출되면, 소비 최적화 단계에서는 먼저 설비별 운전 시간을 산출한다.Next, referring to FIG. 6 , if the target daily production amount for each facility is calculated as shown in FIG. 5 , the operation time for each facility is first calculated in the consumption optimization step.

1순위 설비인 히트펌프의 경우 일일 생산 가능량을 일일 생산 목표량으로 설정하였으므로 일일 운전 시간은 24시간이 되지만, 냉온수기의 경우 일부량만 생산 목표량으로 설정하였으므로, 일일 생산량은 시간당 생산 가능량을 기준으로 하여 산출될 수 있다. 즉, 냉온수기의 시간당 생산 가능량은 320RT * 0.85 * 3024 = 822,528 kcal이므로, 일일 생산 목표량인 4,143,323 kcal를 생산하기 위해서는 4,143,323/822,528 = 5.04h 시간 동안의 일일 운전시간이 산출된다.In the case of the heat pump, which is the first priority facility, since the daily production capacity is set as the daily production target amount, the daily operation time is 24 hours. can be That is, since the production capacity per hour of the cold/hot water machine is 320RT * 0.85 * 3024 = 822,528 kcal, in order to produce the daily target amount of 4,143,323 kcal, 4,143,323/822,528 = 5.04h of daily operation time is calculated.

다음, 각 설비별로 예열 시간이 필요하므로 이러한 예열 시간을 감안하여 설비별 일일 총 운전시간을 산출한다. 1순위 설비인 히트펌프의 경우 하루 종일 가동함으로써 예열 시간이 필요없지만, 냉온수기의 경우에는 5.04시간만 가동해야 하므로 예열 시간이 필요하다. 따라서, 1순위 설비인 히트펌프의 일일 총 운전시간은 24시간이고, 2순위 설비인 냉온수기의 경우 예열시간인 0.5시간을 포함하는 5.54시간이 일일 총 운전시간으로 설정된다.Next, since a preheating time is required for each facility, the total daily operating time for each facility is calculated in consideration of the preheating time. In the case of the heat pump, which is the first priority facility, since it operates all day, there is no need for preheating time. Accordingly, the daily total operation time of the heat pump, which is the first priority facility, is 24 hours, and in the case of the cold/hot water machine, which is the second priority facility, 5.54 hours including 0.5 hours, which is the preheating time, is set as the total daily operation time.

다음, 각 설비별로 시간대별 생산단가를 산출한다.Next, the production unit price for each time period is calculated for each facility.

1순위 설비인 히트펌프의 경우 심야시간인 23시에서 09시까지는 623원/kWh이지만, 기타 시간인 10시에서 22시까지는 884원/kWh임을 알 수 있다.In the case of the heat pump, which is the first priority facility, it is 623 won/kWh from 23:00 to 09:00, but it is 884 won/kWh from 10:00 to 22:00, which is the other time.

또한, 2순위 설비인 냉온수기의 시간대별 생산단가는 LNG 기준으로 시간에 상관없이 843원/N㎥임을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the production unit price for each time period of the cold/hot water machine, which is the second priority facility, is 843 won/N㎥ regardless of the time on the basis of LNG.

다음, 각 설비별로 운전시간 대비 시간대별 운전 비용을 산출해야 한다.Next, it is necessary to calculate the operating cost for each time period compared to the operating time for each facility.

1순위 설비인 히트펌프의 경우 24시간 풀로 가동함으로써 이전에 산출된 시간대별 생산단가가 그대로 사용되지만, 2순위 설비인 냉온수기의 경우 전기를 사용하여 일부 시간만 가동하기 때문에 시간대별 운전 동력 비용을 산출해야 한다. 이 때 고려되는 사항으로는 하계 피크 타임인 14시에서 17시의 사항과, 시간당 단가가 고려되어야 한다. 예를 들어, 시간당 단가로는 23시에서 09시까지 63.1원이고, 9시에서 10시까지, 12시에서 13시까지 그리고 17시에서 23시까지는 109.2원이며, 10시에서 12시까지, 13시에서 17시까지가 166.7원으로 확인될 있다.In the case of the heat pump, which is the first priority facility, by operating it in full for 24 hours, the previously calculated production unit price for each time period is used as it is. Should be. At this time, consideration should be given to the summer peak time of 14:00 to 17:00 and the hourly unit price. For example, the unit price per hour is 63.1 won from 23:00 to 09:00, 109.2 won from 9 to 10, 12:00 to 13:00 and 17:00 to 23:00, 10 to 12, 13 From 17:00 to 17:00 can be confirmed as 166.7 won.

다음, 설비별로 일일 생산 목표량에 대해 앞에서 산출된 일일 운전시간, 시간대별 생산단가 및 운전 비용을 고려하여 설비별로 시간대별 운전 스케줄을 작성한다.Next, with respect to the daily production target for each facility, an operation schedule for each time zone is prepared for each facility in consideration of the previously calculated daily operation time, production unit price for each time period, and operation cost.

먼저, 1순위 설비인 히트펌프의 경우 24시간 풀 가동이므로 그 운전 스케줄은 0시에서 23시 49분 등으로 설정할 수 있다.First, in the case of the heat pump, which is the first priority facility, since it is fully operated for 24 hours, its operation schedule can be set from 0 to 23:49.

다음 2순위 설비인 냉온수기의 경우 5.54시간의 운전시간으로 스케줄링되어야 하므로, 위의 고려 사항에 기반하여 07시부터 12시 30분까지의 운전 스케줄링이 가능하다.Since the cold/hot water heater, which is the second priority facility, should be scheduled with an operating time of 5.54 hours, it is possible to schedule the operation from 07:00 to 12:30 based on the above considerations.

다음, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Next, with reference to the drawings for the complex facility optimal operation system based on the thermal energy demand prediction according to the embodiment of the present invention as described above in detail.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 설비 최적 운영 시스템(10)이 사용된 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating an environment in which the complex facility optimal operating system 10 according to an embodiment of the present invention is used.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합 설비 최적 운영 시스템(10)은 서비스 제공부(100), 데이터베이스(200), 실시간 처리부(300) 및 최적 운전 관리부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 7 , the complex facility optimal operation system 10 according to an embodiment of the present invention includes a service providing unit 100 , a database 200 , a real-time processing unit 300 , and an optimal operation management unit 400 . do.

서비스 제공부(100)는 본 발명의 실시예에 따른 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 서비스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 구비한다. 사용자는 이러한 서비스 제공부(100)를 통해 관리하고자 하는 복합 설비의 최적 운영 서비스를 제공받을 수 있다.The service providing unit 100 is provided with a user interface for providing the optimal operation service of the complex facility based on the thermal energy demand prediction according to an embodiment of the present invention. The user may be provided with the optimal operation service of the complex facility to be managed through the service providing unit 100 .

데이터베이스(200)는 설비별 운영 정보 및 외부 서버(700)로부터 수집되는 각종의 데이터를 저장한다. 이러한 데이터로는 전기 사용량 데이터, 시간대별 생산단가 데이터, 기상 정보 등이 포함될 수 있다.The database 200 stores operation information for each facility and various data collected from the external server 700 . Such data may include electricity usage data, production unit price data by time period, weather information, and the like.

실시간 처리부(300)는 최적 운전 관리부(400)에 의해 설정되는 최적 운전 스케줄링에 따라 게이트웨이(600)를 통해 제어되는 현장 설비(500), 예를 들어 히트펌프, 냉온수기 등의 설비를 제어한다.The real-time processing unit 300 controls the on-site equipment 500 controlled through the gateway 600 according to the optimal operation scheduling set by the optimal operation management unit 400 , for example, facilities such as a heat pump and a water heater.

또한, 실시간 처리부(300)는 현장 설비(500)로부터 감지되는 각종 정보를 수집하여 데이터베이스(200)에 저장한다. 이러한 정보로는 운전 정보, 생산량 정보 등이 있다.In addition, the real-time processing unit 300 collects various information detected from the field facility 500 and stores it in the database 200 . Such information includes operation information, production information, and the like.

최적 운전 관리부(400)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 일별 열 수요 예측을 수행하고, 예측된 일별 열 수요량에 기초하여 설비별 생산 최적화 및 소비 최적화를 위한 관리를 수행한다. 특히, 최적 운전 관리부(400)는 각 설비별 최적 운전을 위한 스케줄을 작성하고, 작성된 운전 스케줄에 따라 실시간 처리부(300)를 제어하여 현장 설비(500)의 가동을 제어한다.As described with reference to FIGS. 1 to 6 , the optimal operation management unit 400 performs daily heat demand prediction, and performs management for optimizing production and consumption for each facility based on the predicted daily heat demand amount. In particular, the optimal operation management unit 400 creates a schedule for optimal operation for each facility, and controls the real-time processing unit 300 according to the created operation schedule to control the operation of the field facility 500 .

도 8은 도 7에 도시된 최적 운전 관리부(400)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed configuration of the optimal driving management unit 400 illustrated in FIG. 7 .

도 8에 도시된 바와 같이, 최적 운전 관리부(400)는 열 수요 예측부(410), 운전 스케줄링부(420), 검증 및 갱신부(430) 및 정산부(440)를 포함한다.As shown in FIG. 8 , the optimal driving management unit 400 includes a heat demand prediction unit 410 , a driving scheduling unit 420 , a verification and updating unit 430 , and a settlement unit 440 .

열 수요 예측부(410)는 데이터베이스(200)에 저장되어 있는 월별 열 소비량 데이터에 기초하여 월별 열 소비량을 예측하고, 월별 열 소비량에 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 적용하여 일일 열 소비량을 예측한 후, 에너지를 고정적으로 사용하는 면적과 시간대별 에너지 소비량 가중치를 적용하여 시간대별 열 소비량을 예측한다.The heat demand prediction unit 410 predicts the monthly heat consumption based on the monthly heat consumption data stored in the database 200, and predicts the daily heat consumption by applying the temperature change weight and the day characteristic weight to the monthly heat consumption. After that, the heat consumption by time period is predicted by applying the energy consumption weight for each time period and the area in which energy is used in a fixed manner.

운전 스케줄링부(420)는 열 수요 예측부(410)에 의해 예측된 일일 열 수요 예측량과 현장 설비(500)별 효율과 일일 생산 가능량을 적용하여 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화 과정과, 설비별 일일 총 운전시간을 산출하고, 시간대별 생산단가와 운전 비용을 참조하여 일일 생산 목표량에 대한 설비별 시간대별 운전 스케줄을 작성하는 소비 최적화 과정을 수행한다.The operation scheduling unit 420 applies the daily heat demand prediction amount predicted by the heat demand prediction unit 410 and the efficiency and daily production capacity for each field facility 500 to calculate the daily production target amount for each facility; The consumption optimization process is performed by calculating the total daily operating hours for each facility, and creating an operating schedule for each facility for the daily production target amount by referring to the production unit price and operating cost for each time period.

검증 및 갱신부(430)는 열 수요 예측부(410)와 운전 스케줄링부(420)에 의해 설비별 초기 운전 스케줄을 작성한 후 실시간 처리부(300)를 통해 실제로 현장 설비(500)의 가동 중에 실시간으로 얻어지는 정보에 따라 운전 스케줄을 갱신하고, 갱신되는 운전 스케줄에 따라 현장 설비(500)의 가동을 제어한다.The verification and update unit 430 prepares an initial operation schedule for each facility by the heat demand prediction unit 410 and the operation scheduling unit 420 and then uses the real-time processing unit 300 to perform real-time operation of the field facility 500 in real time. The operation schedule is updated according to the obtained information, and the operation of the field facility 500 is controlled according to the updated operation schedule.

정산부(440)는 운전 스케줄링부(420)에 의해 작성되는 운전 스케줄에 따른 현장 설비(500)의 가동으로 인해 발생되는 요금을 정산한다.The settlement unit 440 settles charges generated due to the operation of the field facility 500 according to the operation schedule created by the operation scheduling unit 420 .

도 9는 도 8에 도시된 열 수요 예측부(410)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the heat demand prediction unit 410 shown in FIG. 8 .

도 9에 도시된 바와 같이, 열 수요 예측부(410)는 월별 열 소비 예측부(411), 일일 열 소비 예측부(413), 시간대별 열 소비 예측부(415) 및 예측 제어부(417)를 포함한다.As shown in FIG. 9 , the heat demand prediction unit 410 includes a monthly heat consumption prediction unit 411 , a daily heat consumption prediction unit 413 , a time-based heat consumption prediction unit 415 , and a prediction control unit 417 . include

월별 열 소비 예측부(411)는 데이터베이스(200)에 저장되어 있는 월별 열 소비량 데이터를 바탕으로 [수학식 1]에 기초한 월별 열 소비를 예측하여 월별 열 소비 예측량을 산출한다. 이에 대한 구체적인 설명에 대해서는 상기 설명을 참조한다.The monthly heat consumption prediction unit 411 calculates a monthly heat consumption predicted amount by predicting the monthly heat consumption based on [Equation 1] based on the monthly heat consumption data stored in the database 200 . For a detailed description thereof, refer to the above description.

일일 열 소비 예측부(413)는 상기 월별 열 소비 예측부(411)에서 산출되는 월별 열 소비 예측량에 [수학식 2]에 근거하여 산출되는 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 적용하여 [수학식 3]에 따라 일일 열 소비를 예측하여 일일 열 소비 예측량을 산출한다. 이에 대한 구체적인 설명에 대해서도 상기 설명을 참조한다.The daily heat consumption prediction unit 413 applies the temperature change weight and the day characteristic weight calculated based on [Equation 2] to the monthly heat consumption prediction amount calculated by the monthly heat consumption prediction unit 411 [Equation 3] ] to estimate the daily heat consumption to calculate the daily heat consumption forecast. Also refer to the above description for a detailed description thereof.

시간대별 열 소비 예측부(415)는 상기 일일 열 소비 예측부(413)에 의해 산출되는 일일 열 소비 예측량을 바탕으로 에너지를 고정적으로 사용하는 면적과 시간대별 에너지 소비량 가중치를 적용하여 시간대별 열 소비를 예측하여 시간대별 열 소비량을 산출한다.The heat consumption prediction unit 415 for each time period is based on the predicted daily heat consumption calculated by the daily heat consumption prediction unit 413, and applies the energy consumption weight for each time area and the area that uses energy in a fixed manner. to calculate the heat consumption by time period.

예측 제어부(417)는 월별 열 소비 예측부(411), 일일 열 소비 예측부(413) 및 시간대별 열 소비 예측부(415)를 제어하여 대상체의 열 소비 예측이 수행되도록 한다. 이 때, 예측 제어부(417)는 초기 예측시에는 데이터베이스(200)에 저장되어 있는 월별 열 소비량 데이터에 기초하고 각종 초기 변수들을 사용하여 열 소비 예측이 수행되도록 하지만, 현장 설비(500)의 가동 중에는 실시간 처리부(300)에 의해 수집되는 데이터에 기초하여 각종 변수를 갱신하여 적용함으로써 현장 설비(500) 가동에 의한 실시간 열 소비 예측이 가능해지도록 제어를 수행한다.The prediction control unit 417 controls the monthly heat consumption prediction unit 411 , the daily heat consumption prediction unit 413 , and the time-specific heat consumption prediction unit 415 to predict the heat consumption of the object. At this time, during the initial prediction, the prediction control unit 417 performs the heat consumption prediction based on the monthly heat consumption data stored in the database 200 and using various initial variables, but during the operation of the field facility 500 . By updating and applying various variables based on the data collected by the real-time processing unit 300 , the control is performed so that real-time heat consumption prediction by the operation of the field facility 500 is possible.

도 10은 도 8에 도시된 운전 스케줄링부(420)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a detailed configuration of the driving scheduling unit 420 shown in FIG. 8 .

도 10에 도시된 바와 같이, 운전 스케줄링부(420)는 생산 최적화부(421) 및 소비 최적화부(423)를 포함한다.As shown in FIG. 10 , the operation scheduling unit 420 includes a production optimization unit 421 and a consumption optimization unit 423 .

생산 최적화부(421)는 열 수요 예측부(410)에 의해 산출되는 일일 열 수요 예측량에 기초하여 생산 최적화된 현장 설비(500)별 일일 생산 목표량을 산출한다.The production optimization unit 421 calculates a daily production target amount for each production-optimized field facility 500 based on the daily heat demand prediction amount calculated by the heat demand prediction unit 410 .

생산 최적화부(421)는 효율 비교부(4211), 생산 가능량 산출부(4213), 생산 목표량 산출부(4215) 및 생산량 제어부(4217)를 포함한다.The production optimization unit 421 includes an efficiency comparison unit 4211 , a production possible amount calculation unit 4213 , a target production amount calculation unit 4215 , and a production amount control unit 4217 .

효율 비교부(4211)는 현장 설비(500)의 계절별 효율을 비교한 후 효율이 높은 설비 순서로 설비가 선택되도록 한다.The efficiency comparison unit 4211 compares the seasonal efficiencies of the field facilities 500 and then selects the facilities in the order of the facilities with high efficiency.

생산 가능량 산출부(4213)는 현장 설비(500)별로 하루에 생산 가능한 총량을 산출한다.The production capacity calculation unit 4213 calculates the total amount that can be produced per day for each on-site facility 500 .

생산 목표량 산출부(4215)는 열 수요 예측부(410)에 의해 산출되는 일일 열 수요 예측량, 효율 비교부(4211)에 의해 선택되는 설비 순서 및 생산 가능량 산출부(4213)에 의해 산출되는 생산 가능한 총량에 기초하여 현장 설비(500)별 일일 생산 목표량을 산출한다.The production target amount calculation unit 4215 includes the daily heat demand prediction amount calculated by the heat demand prediction unit 410 , the order of facilities selected by the efficiency comparison unit 4211 , and the production capacity calculated by the production capacity calculation unit 4213 . Based on the total amount, the daily production target amount for each field facility 500 is calculated.

생산량 제어부(4217)는 효율 비교부(4211), 생산 가능량 산출부(4213) 및 생산 목표량 산출부(4215)를 제어하여 현장 설비(500)별 일일 생산 목표량을 산출한다.The production control unit 4217 controls the efficiency comparison unit 4211 , the production possible amount calculation unit 4213 , and the production target amount calculation unit 4215 to calculate a target daily production amount for each field facility 500 .

다음, 소비 최적화부(423)는 생산 최적화부(421)에 의해 산출되는 일일 생산 목표량에 기초하여 소비 최적화되는 현장 설비(500)별 운전 스케줄을 작성한다.Next, the consumption optimization unit 423 creates an operation schedule for each field facility 500 that is optimized for consumption based on the daily target amount calculated by the production optimization unit 421 .

소비 최적화부(423)는 운전 시간 산출부(4231), 운전 비용 산출부(4233), 운전 스케줄 작성부(4235) 및 스케줄링 제어부(4237)를 포함한다.The consumption optimization unit 423 includes a driving time calculation unit 4231 , a driving cost calculation unit 4233 , a driving schedule creation unit 4235 , and a scheduling control unit 4237 .

운전 시간 산출부(4231)는 생산 최적화부(421)에 의해 산출되는 일일 생산 목표량과 현장 설비(500)별 예열 시간 및 생산 가능량에 기초하여 일일 운전시간을 산출한다.The operating time calculation unit 4231 calculates the daily operating time based on the target daily production amount calculated by the production optimization unit 421 and the preheating time and production capacity for each on-site facility 500 .

운전 비용 산출부(4233)는 시간대별 생산 단가에 기초하여 시간대별 운전 비용을 산출한다.The operating cost calculation unit 4233 calculates the operating cost for each time period based on the production unit price for each time period.

운전 스케줄 작성부(4235)는 운전 시간 산출부(4231)에 의해 산출되는 일일 운전시간과 운전 비용 산출부(4233)에 의해 산출되는 운전 비용에 기초하여 현장 설비(500)별 운전 스케줄을 작성한다.The operation schedule creation unit 4235 creates an operation schedule for each field facility 500 based on the daily operation time calculated by the operation time calculation unit 4231 and the operation cost calculated by the operation cost calculation unit 4233 . .

스케줄링 제어부(4237)는 운전 시간 산출부(4231), 운전 비용 산출부(4233) 및 운전 스케줄 작성부(4235)를 제어하여 현장 설비(500)별 운전 스케줄을 작성한다.The scheduling control unit 4237 controls the operation time calculation unit 4231 , the operation cost calculation unit 4233 , and the operation schedule creation unit 4235 to create an operation schedule for each field facility 500 .

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. is within the scope of the right.

Claims (5)

열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템에 있어서,
열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 서비스를 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 서비스 제공부;
운전 스케줄에 따라서 현장 설비에 대한 운전 제어를 수행하고, 상기 현장 설비의 운전에 따른 정보를 수집하는 실시간 처리부;
월별 열 수요 예측에 기반한 일일 열 수요 예측을 수행하여 일일 열 수요 예측량을 산출하고, 또한, 열 생산이 가능한 복수의 현장 설비의 일일 생산 가능량을 산출한 후, 상기 복수의 현장 설비의 일일 생산 가능량과 상기 일일 열 수요 예측량에 기초하여 상기 복수의 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화 과정과 상기 복수의 현장 설비가 각 설비별 일일 생산 목표량의 열 생산을 위해 상기 복수의 현장 설비별 일일 생산 가능량에 기초하여 상기 복수의 현장 설비별로 적용되는 운전 스케줄을 산출하는 소비 최적화 과정을 제어하는 최적 운전 관리부를 포함하고,
상기 최적 운전 관리부는 상기 복수의 현장 설비별 효율을 비교한 후, 효율이 높은 설비의 순서에 따라 효율이 높은 설비의 생산 가능한 총량이 상기 일일 열 수요 예측량에 모자라는 경우 다음 효율이 높은 설비의 생산 가능한 총량으로 상기 일일 열 수요 예측량에서 모자라는 부분을 보충하는 형태로 상기 복수의 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템.
In the optimal operation system for complex facilities based on thermal energy demand prediction,
a service provider that provides a user interface for providing an optimal operation service for a complex facility based on a prediction of thermal energy demand;
a real-time processing unit configured to perform operation control of on-site equipment according to an operation schedule and collect information according to the operation of the on-site equipment;
Daily heat demand forecasting is performed based on the monthly heat demand forecast to calculate the daily heat demand forecast, and after calculating the daily production capacity of a plurality of field facilities capable of producing heat, the daily production capacity of the plurality of field facilities and A production optimization process of calculating a daily production target amount for each of the plurality of field facilities based on the daily heat demand forecast amount, and a daily production capacity of each of the plurality of field facilities for the plurality of field facilities to produce heat of a daily production target amount for each facility and an optimal operation management unit for controlling a consumption optimization process of calculating an operation schedule applied to each of the plurality of field facilities based on
The optimal operation management unit compares the efficiencies of the plurality of field facilities and, in the order of the high-efficiency facilities, produces the next high-efficiency facility when the total productionable amount of the high-efficiency facilities is insufficient for the daily heat demand forecast amount The optimal operation system for complex facilities based on thermal energy demand prediction, characterized in that the daily production target amount for each of the plurality of field facilities is calculated in the form of supplementing the shortfall in the daily heat demand forecast with a possible total amount.
제1항에 있어서,
상기 최적 운전 관리부는,
월별 열 소비량 데이터에 기초하여 월별 열 소비량을 예측하고, 상기 월별 열 소비량에 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 적용하여 일일 열 소비량을 예측한 후 에너지를 고정적으로 사용하는 면적과 시간대별 에너지 소비량 가중치를 적용하여 시간대별 열 소비량을 예측하는 열 수요 예측부;
상기 열 수요 예측부에 의해 예측된 일일 열 수요 소비량과 상기 현장 설비별 효율과 일일 생산 가능량을 적용하여 상기 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화 과정과, 상기 현장 설비별 일일 총 운전시간을 산출하고, 시간대별 생산단가와 운전 비용을 참조하여 상기 일일 생산 목표량에 대한 상기 현장 설비별 운전 스케줄을 작성하는 소비 최적화 과정을 수행하는 운전 스케줄링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템.
According to claim 1,
The optimal operation management unit,
Predict monthly heat consumption based on monthly heat consumption data, predict daily heat consumption by applying temperature change weights and day-of-week characteristic weights to the monthly heat consumption. a heat demand prediction unit that predicts heat consumption by time period by applying;
A production optimization process of calculating the daily production target amount for each field facility by applying the daily heat demand consumption predicted by the heat demand prediction unit, the efficiency and the daily production capacity for each field facility, and the total daily operation time for each field facility Composite based on thermal energy demand forecasting, comprising: an operation scheduling unit that calculates and performs a consumption optimization process of creating an operation schedule for each on-site facility for the daily production target amount with reference to the production unit price and operation cost by time period Equipment optimal operating system.
제2항에 있어서,
상기 열 수요 예측부와 상기 운전 스케줄링부에 의해 상기 현장 설비별 초기 운전 스케줄을 작성한 후 상기 실시간 처리부를 통해 상기 현장 설비의 가동 중에 실시간으로 얻어지는 정보에 따라 상기 운전 스케줄을 갱신하고, 갱신되는 운전 스케줄에 따라 상기 현장 설비의 가동을 제어하는 검증 및 갱신부;
상기 운전 스케줄링부(420)에 의해 작성되는 운전 스케줄에 따른 현장 설비(500)의 가동으로 인해 발생되는 요금을 정산하는 정산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
After the initial operation schedule for each field facility is created by the heat demand prediction unit and the operation scheduling unit, the operation schedule is updated according to the information obtained in real time during operation of the field facility through the real-time processing unit, and the operation schedule is updated a verification and update unit for controlling the operation of the on-site equipment according to the
Composite facility optimal operation system based on thermal energy demand prediction, characterized in that it further comprises a settlement unit that settles charges generated due to the operation of the on-site facility 500 according to the operation schedule created by the operation scheduling unit 420 .
제2항에 있어서,
상기 열 수요 예측부는,
월별 열 소비량 데이터를 바탕으로 상기 월별 열 소비를 예측하여 상기 월별 열 소비량을 산출하는 월별 열 소비 예측부;
상기 월별 열 소비 예측부에서 산출되는 월별 열 소비량에 온도 변화 가중치와 요일 특성 가중치를 적용하여 일일 열 소비를 예측하여 일일 열 소비량을 산출하는 일일 열 소비 예측부;
상기 일일 열 소비 예측부에 의해 산출되는 일일 열 소비량을 바탕으로 에너지를 고정적으로 사용하는 면적과 시간대별 에너지 소비량 가중치를 적용하여 시간대별 열 소비를 예측하여 시간대별 열 소비량을 산출하는 시간대별 열 소비 예측부;
상기 월별 열 소비 예측부, 상기 일일 열 소비 예측부 및 상기 시간대별 열 소비 예측부를 제어하여 대상체의 열 소비 예측을 제어하는 예측 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
The heat demand prediction unit,
a monthly heat consumption prediction unit for predicting the monthly heat consumption based on the monthly heat consumption data and calculating the monthly heat consumption;
a daily heat consumption prediction unit calculating daily heat consumption by predicting daily heat consumption by applying a temperature change weight and a day characteristic weight to the monthly heat consumption calculated by the monthly heat consumption prediction unit;
Based on the daily heat consumption calculated by the daily heat consumption prediction unit, heat consumption by time period is calculated by predicting heat consumption by time period by applying the weight of energy consumption by time and area in which energy is fixedly used. predictor;
Optimal operation of complex facilities based on thermal energy demand prediction, characterized in that it comprises a prediction control unit for controlling the heat consumption prediction of the object by controlling the monthly heat consumption prediction unit, the daily heat consumption prediction unit, and the time period heat consumption prediction unit system.
제2항에 있어서,
상기 운전 스케줄링부는,
상기 열 수요 예측부에 의해 산출되는 일일 열 수요량에 기초하여 상기 현장 설비별 일일 생산 목표량을 산출하는 생산 최적화 과정을 수행하는 생산 최적화부;
상기 생산 최적화부에 의해 산출되는 일일 생산 목표량에 기초하여 상기 현장 설비별 운전 스케줄을 작성하는 소비 최적화 과정을 수행하는 소비 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 에너지 수요 예측에 기반한 복합 설비 최적 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
The driving scheduling unit,
a production optimization unit configured to perform a production optimization process of calculating a target daily production amount for each on-site facility based on the daily heat demand calculated by the heat demand prediction unit;
and a consumption optimization unit performing a consumption optimization process of creating an operation schedule for each on-site facility based on the target daily production amount calculated by the production optimization unit.
KR1020200181168A 2020-12-22 2020-12-22 System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting KR20220090202A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200181168A KR20220090202A (en) 2020-12-22 2020-12-22 System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200181168A KR20220090202A (en) 2020-12-22 2020-12-22 System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220090202A true KR20220090202A (en) 2022-06-29

Family

ID=82270097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200181168A KR20220090202A (en) 2020-12-22 2020-12-22 System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220090202A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102544816B1 (en) * 2022-12-26 2023-06-16 한국전력기술 주식회사 Hydrogen production system having electrolyzers with different operational characteristics and method of operating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102544816B1 (en) * 2022-12-26 2023-06-16 한국전력기술 주식회사 Hydrogen production system having electrolyzers with different operational characteristics and method of operating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oprea et al. Flattening the electricity consumption peak and reducing the electricity payment for residential consumers in the context of smart grid by means of shifting optimization algorithm
KR101168153B1 (en) Method and system for predicting energy consumption of building
US8903561B1 (en) Method for thermal energy dispatch
EP2821724A1 (en) Optimization apparatus, optimization method, and optimization program for storing electricity and heat.
US20130144451A1 (en) Residential and commercial energy management system
US11663541B2 (en) Building energy system with load-following-block resource allocation
JP4347602B2 (en) Heat source operation support control method, system and program
Sun et al. Benefits of smart control of hybrid heat pumps: An analysis of field trial data
Shi et al. Building energy management decision-making in the real world: A comparative study of HVAC cooling strategies
CA2899375A1 (en) System and method for performing demand response optimizations
KR101705869B1 (en) System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting and method thereof
US20190310667A1 (en) System for providing thermostat configuration guidance
Kiliccote et al. Dynamic controls for energy efficiency and demand response: Framework concepts and a new construction study case in New York
KR20130031515A (en) A control method for the regulating energy and system for that
Tomar et al. An integrated flexibility optimizer for economic gains of local energy communities—A case study for a University campus
Naderi et al. Demand response via pre-cooling and solar pre-cooling: A review
Bandyopadhyay et al. As one falls, another rises? Residential peak load reduction through electricity rate structures
Daryanian et al. An experiment in real time pricing for control of electric thermal storage systems
Thyer et al. Optimising energy use in an existing commercial building: a case study of Australia’s Reef HQ Aquarium
KR20220090202A (en) System for performing optimal managing of complex equipments based thermal energy demanding forcasting
US20230221691A1 (en) Energy Savings Quantification Measurement And Budget Control System
Kimata et al. Operation planning for heat pump in a residential building
Duan et al. Integrated scheduling of generation and demand shifting in day‐ahead electricity market
Saloux et al. A practical data-driven multi-model approach to model predictive control: results from implementation in an institutional building
Severinsen et al. Quantification of energy savings from energy conservation measures in buildings using machine learning

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application