KR101420583B1

KR101420583B1 - 온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Info

Publication number: KR101420583B1
Application number: KR1020137015108A
Authority: KR
Inventors: 다카시 마츠야마; 다케카즈 가토; 겐지 유아사
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-07-16
Also published as: CN103329161A; WO2013008934A1; JP5410637B2; JPWO2013008934A1; EP2667473A1; KR20140020237A; US20140074307A1; EP2667473A4; CN103329161B; TW201319972A; TWI497429B

Abstract

사용자가 필요로 하는 전력 요구에 대하여 실시간으로 상용 전원의 전력 공급을 제어할 수 있고, 또한 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 QoL에 합치한 전력의 공급을 제어하기 위해서, 본 발명의 동적 우선도 제어 장치는, 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치를 계산하고, 그 갱신 초기 목표치를 최대 순간 전력과 비교하여, 작으면 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로서 갱신하고, 크면 초기 목표치의 순간 전력을 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 하는 초기 목표치 갱신 수단과, 동작 중인 전기 기기의 소비 전력의 합계치를 계산하고, 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 양자의 전기 기기의 우선도를 계산하고, 소비 전력 합계치를 갱신 초기 목표치와 비교하여, 소비 전력 합계치가 작으면 송신한 전기 기기에 전력을 공급하고, 크면 메모리로부터 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 클래스 데이터를 참조하여, 전기 기기가 특성 중 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 전기 기기 간의 우선도에 기초하여 조정하는 전력 조정 수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.

Description

온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{ON-DEMAND POWER CONTROL SYSTEM, ON-DEMAND POWER CONTROL SYSTEM PROGRAM, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM RECORDING THE SAME PROGRAM}

본 발명은, 가정 또는 사무실 네트워크에 있어서의 온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 상세하게는, 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 생활의 질(Quality of Life)(이하, 「QoL」라고 함)을 저하시키지 않고 서, 전기 기기 간의 우선도를 동적으로 바꿔 소비 전력량(Wh)의 상한치를 넘지 않도록 전력의 공급을 제어하는 온디맨드형 전력 제어 시스템, 온디맨드형 전력 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.

온디맨드형 전력 제어 시스템은, 가정이나 사무실의 에너지 매니지먼트를 실현하기 위한 것으로, 이 시스템은, 공급자 주체의 "푸시형"의 전력 네트워크를 사용자, 소비자 주도형의 "풀형"으로 180도 전환하고자 하는 것이다. 이 시스템은, 가정에서 여러 가지 가정용 전기 제품인 기기의 전력 요구, 예컨대 에어컨이나 조명 등의 요구에 대하여, 홈 서버가 「기기의 어느 요구가 가장 중요한 것인가」라는 것을 사용자의 이용 형태로부터 유추하여, 우선도가 높은 중요한 전기 기기부터 전력을 공급하도록 제어, 즉 Energy on Demand 제어(이하, 「EoD 제어」라고 함)를 하는 시스템이다. 이하, 이 시스템을 「EoD 제어 시스템」이라고 부른다. 이 EoD 제어 시스템은 교토대학의 마쓰야마 다카시 교수가 제창하고 있다.

상기 시스템을 이용함에 따른 최대의 메리트는, 수요 사이드에서 에너지 절약, CO₂ 배출 삭감을 실현할 수 있게 되는 것이다. 예컨대, 이용자가 미리 전기 요금을 20% 컷트한다고 하는 지시를 홈 서버에 셋트하면, EoD 제어에 의해 20% 컷트한 전력밖에 흘리지 않는다고 하는 이용자 주체의 대처가 가능하게 되어, 에너지 절약, CO₂ 배출의 삭감을 실현할 수 있는 시스템이다.

상기 EoD 제어에 관한 특허문헌으로서, 이하에 나타내는 「홈 네트워크」(특허문헌 1 참조) 및 「수급 조정 시스템」(특허문헌 2 참조)의 발명이 알려져 있다. 상기 홈 네트워크는, 서버(마스터), 이 서버의 검출 수단과 제어 수단 및 부재(슬레이브)로 구성되고, 상기 서버와 부재는 LAN을 통해 접속되어 있다. 그리고, 가정 내의 n개의 전기 기기는 n개의 부재를 통해 콘센트에 접속되어 있다. 상기 검출 수 단은, 실제로 가동하고 있는 m개의 전기 기기의 가동 상황을 검출한다. 또한, 상기 제어 수단은, n개의 부재로부터 송신된 n개의 전력 데이터를 이용하여 가정 내에서 사용되는 소비 전력량을 연산하고, 그 연산된 총 전력량이 임계치 이상이 되면, m 개의 전기 기기 중, 동작 상태가 단계적 또는 연속적으로 변화되는 j개의 전기 기기를 그 소비 전력이 총 전력량의 임계치보다도 낮아지도록 제어하기 위한 제어 신호를 j개의 부재에 출력하여, 그 전력이 제한되도록 j개의 부재를 제어한다. 즉, 상기 서버는, 상기 소비 전력을 총 전력량의 임계치보다도 낮게 하기 위해서, 동작 상태가 On/Off적으로 변화되는 전기 기기, 예컨대 천장 라이트, 탁상 라이트, 커피 메이커 등의 전기 기기에는 우선적으로 전력을 공급하는 서버이다.

한편, 상기 부재는 오늘날에는 「스마트 탭」이라고 불리고 있으며, 이 스마트 탭은, 전력 측정을 행하는 전압·전류 센서, 전력 제어를 위한 반도체 릴레이, 통신을 위한 ZigBee 모듈 및 이들 전체의 제어나 내부 처리를 행하는 DSP 내장의 마이크로컴퓨터로 구성되어 있다. 상기 마이크로컴퓨터는, 스마트 탭에 부착된 전압·전류 센서에 의해서 계측한 전류·전압 파형으로부터 소비 전력을 계산하고, 전압·전류 파형의 특징을 나타내는 소수의 특징량을 추출하고, 스마트 탭의 내부 메모리에 사전에 보존해 놓은 비교용 데이터를 사용하여, 그 특징량으로부터 가전 기기를 특정하고 있다. 이것은, 본원 출원 전에 잘 알려져 있는 방법이다. 그리고, 상기 마이크로컴퓨터로 0.5초 간격으로 계산된 소비 전력은, 스마트 탭의 내부 메 모리에 매주기(1회/60초)의 데이터를 유지하고, 복수의 패킷으로 분할하여 서버에 송신하고 있다(비특허문헌 1, 2 참조).

상기 수급 조정 시스템은, 일반 가정에서 태양 전지뿐만 아니라, 연료 전지나 축전지가 널리 보급된 경우에, 전력원 측의 공급 가능한 전력과 가전 측의 소비 전력을 고려한 전력 공급이 보다 중요하게 된다는 생각에서 개발된 발명이다. 따라서, 이 수급 조정 시스템은, 조정 서버, 그것에 접속되는 전력원(상용 전원, 태양광 발전 장치 및 연료 전지, 그리고 축전지)의 장치, 상기 조정 서버에 접속되는 메모리 및 전력 제어 장치, 상기 조정 서버에 네트워크를 통해 접속되는 복수의 전기 기기로 구성되어 있다. 각 전기 기기는, 자신의 제어를 담당하는 마이크로컴퓨터를 갖추고 있고, 또한, 자신의 소비 전력을 계측하는 계측기 및 조정 서버와의 통신 기능도 구비하고 있다. 또한, 상기 메모리의 데이터 기억 영역에는, 가전 상태 테이블 데이터, 전력원 상태 테이블 데이터, 우선도 데이터, 상한치 데이터, 목표치 데이터 등이 기억되어 있다.

상기 수급 조정 시스템의 조정 서버는, 리프레시 타이머에 의해 카운트되는 2∼3초 간격마다 각 가전 및 각 전력원에 상태를 조회하여, 그 조회의 응답으로, 가전 상태 테이블과 전력원 상태 테이블을 갱신하여, 상기 각 가전 및 각 전력원의 상태를 관리하고 있다. 즉 상기 조정 서버는, 2∼3초 간격마다 가전 상태 테이블 및 전력원 상태 테이블을 갱신하고 있기 때문에, 사용자가 필요로 하는 전력 요구 에 대하여 실시간으로 전력의 공급을 제어할 수 없고, 또한 공급 전력 및 용량을 계산하여 처리하는 데이터량이 방대하기 때문에, 부하가 커지고 있다.

그리고, 상기 조정 서버는, 전기 기기로부터의 공급 요구 메시지를 수신하면, 소비 전력의 상한치 및 소비 전력의 목표치를 설정한다. 상한치는, 각 전력원의 현재의 공급 가능 전력의 총합이며(이하, 이들 총합의 공급 가능 전력을 「전력원의 총합 전력」), 이 설정을 상기 메모리에 기억된 상기 전력원 상태 테이블을 참조함으로써 산출한다. 그리고, 상기 조정 서버는, 사용 중인 각 전기 기기의 전력 총합을 계산하여, 요구 전력과 전력 총합의 합계가 전력원의 총합 전력의 목표치 미만인지 여부를 판단한다.

우선도 테이블은, 전기 기기 혹은 그 공급 요구 메시지의 우선도를 결정하기 위한 테이블이며, 공급 요구 메시지 상의 메시지의 종류(요구 타입 T_a)에 대응하여, 우선도를 나타내는 값(0∼3)이 기재되어 있다. 요구 타입 T_a는 4개(A, B, C, D)로 분류된다. 상기 조정 서버는, 이 전기 기기의 우선도에 의해 상기 전력원의 총합 전력의 목표치를 넘지 않도록 전력의 공급을 제어하는 전력 공급 제어 장치이다.

한편, 전기 기기의 매니지먼트 방법인 홈 에너지 매니지먼트 시스템(HEMS)이 알려져 있다. 이 HEMS는, 예컨대 쿨러라면 외기온이 낮은 경우는 자동적으로 운전을 정지하는 등의 전기 기기의 제어 룰을 설정하여 자동 제어를 행하는 것이다. 이것은, 전기 기기의 이용 방법을 최적화함으로써 에너지 절약을 달성하는 것으로, 전기 기기의 사용 방법에 기초하고 있다. 이러한 종래 형태의 HEMS에서는, 전기 기기의 사용 방법에 주목하고 있으므로, 각 전기 기기의 사용법의 변경에 의해 어느 만큼의 전력을 삭감할 수 있는지는 고려하고 있지 않고, 또한 절전 요청을 만족할 수 있는 전력 삭감률을 보증할 수도 없다.

특허문헌 1 : 국제공개 제2008/152798호 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2010-193562호 공보

비특허문헌 1 :「에너지의 정보화와 Smart Grid」, IEICE technical report p.133-138, 가토 다케카즈 외 4명, 2009. 01. 19 비특허문헌 2 : 「에너지의 정보화와 Smart Grid」, 교토대학대학원 교수 마쓰야마 다카시 저, 21 페이지, 2009년 7월 29일 발행

가정용 또는 사무실용 전기 제품인 전기 기기를 사용하고 있는 사용자에게는, 소비 전력과 소비 전력량을 조금이라도 절전하고 싶다고 하는 요구가 있다. 그 요구를 달성하기 위해서, 소비 전력과 소비 전력량의 상한치를 넘지 않도록, 상기 홈 네트워크는 전기 기기 간의 우선도에 있어서 동작 상태가 On/Off적으로 변화되는 전기 기기(천장 라이트 등)에 대하여, 전력을 우선적으로 공급하고 있다. 그리고, 상기 수급 조정 시스템은, 우선도에 있어서 전기 기기의 요구 타입 T_a의 값이 0 또는 1인 전기 기기(냉장고나 에어컨 등)에는 우선적으로 전력 공급을 하고 있기 때문에, 양자의 우선도는 전기 기기에 고정되어 있다. 그런데, 사용자의 전기 기기의 사용 상황은, 때때로 시시각각 변화되는 것이기 때문에, 상기한 것과 같이 우선도가 고정되어 있으면 필요한 타이밍에 전기 기기를 사용할 수 없는 경우가 일어난다.

또한, 상기 조정 서버는, 리프레시 타이머에 의해 카운트되는 2∼3초 간격마다, 상기 가전 상태 테이블과 전력원 상태 테이블을 갱신하여, 각 가전 및 각 전력원의 상태를 관리하고 있기 때문에, 사용자가 필요로 하는 전력 요구, 예컨대 에어컨을 가동시키고 싶다는 요구에 대하여 순간적으로 응답을 할 수 없는, 즉 실시간으로 전력 공급을 제어할 수 없고, 처리하는 데이터량이 방대하기 때문에 부하가 커지고 있다.

더욱이, 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 전력의 사용 패턴, 예컨대 작은 아이가 있는 경우, 맞벌이 부부인 경우, 독신인 경우 등에 전력의 사용 패턴이 상이한데, 상기 조정 서버는, 그 전력의 사용 패턴을 전혀 고려하지 않고서 전력 제어를 하고 있기 때문에, 사용자의 QoL이 저하되고 있다.

그리고, 상기 조정 서버는, 현재 시험적으로 행해지고 있는 전력원(상용 전원, 태양광 발전 장치 및 연료 전지, 그리고 축전지) 장치의 총합 전력과, 필요로 하는 전기 기기의 소비 전력과의 비교로 공급 전력을 결정하고 있지만, 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 오늘날 긴요한 문제로 되어 있는 상업용 전원을 절전하기 위한 발명으로, 대상으로 하는 전원이 상이하다.

그런데, 2011년 3월 동일본 대지진에 의한 후쿠시마 제1 원자력 발전소의 손괴에 의해, 일본의 전력 수급 밸런스가 핍박을 받아, 피크시의 대정전을 피하기 위해서 계획 정전이 실시되고, 또한 여름의 수요 증가에 대처하기 위해서 한층 더 전력 사용량의 삭감이 필요하게 되고 있다. 정부는 전력 부족 대책의 기둥인 도쿄전력과 도호쿠전력 관내의 여름철 피크시의 절전 목표에 대해서, 전년 대비로 15% 정도를 삭감한다는 방침을 보였다. 이와도 맞물려, 사용자에게는 QoL이 저하되지 않고서 전기 기기의 전력을 조금이라도 절전하고 싶고, 또한 피크시의 대정전을 피하고 싶다고 하는 생각이 커지고 있다.

그 때문에, 본 발명은 상기 종래의 과제에 감안하여, 미리 결정된 전기 기기 간의 고정된 우선도가 아니라, 사용자의 사용 상황에 따라서 우선도가 변화되어 전기 기기에 전력을 공급하고, 또한, 사용자가 필요로 하는 전력 요구에 대하여 실시간으로 상용 전원의 전력 공급을 제어할 수 있으며, 또한 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 QoL에 합치한 전력의 공급을 제어하는 EoD 제어 시스템, EoD 제어 시스템 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 청구항 1에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상용 전원과, 복수의 전기 기기와, 그 전기 기기에 접속되어 있는 스마트 탭과, 메모리를 갖춘 전기 기기의 전력의 공급 제어를 행하는 동적 우선도 제어 장치와, 이 동적 우선도 제어 장치가 상기 스마트 탭을 통해 접속되는 네트워크를 구비하는 온디맨드형 전력 제어 시스템으로서, 상기 동적 우선도 제어 장치는, 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치를 계산하고, 그 갱신 초기 목표치를 최대 순간 전력과 비교하여, 그 갱신 초기 목표치가 작으면 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로서 갱신하고, 크면 상기 초기 목표치의 순간 전력을 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 하는 초기 목표치 갱신 수단과, 상기 스마트 탭으로부터 전력 요구 메시지를 수신한 시각에, 그 전력 요구 메시지를 송신한 전기 기기, 및 동작 중인 전기 기기의 소비 전력의 합계치를 계산하고, 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 양자의 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 갱신 초기 목표치와 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 상기 송신한 전기 기기에 전력을 공급하고, 크면 상기 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 특성의 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 그 전기 기기의 해당하는 특성에 따라서, 전기 기기 간의 우선도에 기초하여 조정하는 전력 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 순간 전력은 최소 제어 간격(τ)의 간격으로 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 소비 전력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 최소 제어 간격(τ)은 5분∼10분인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 4에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 초기 목표치 갱신 수단과 상기 전력 조정 수단이 처리하는 정보가, 초기 목표치 갱신 수단에서는 상기 순간 전력이고, 전력 조정 수단에서는 상기 소비 전력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 5에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 초기 목표치가 사용자의 전력 소비 패턴에 기초하여 작성된 전력 사용 계획을, 일정 비율 삭감 계획, 피크 삭감 계획 또는 비용 삭감 계획에 의해 작성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 6에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 일정 비율 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치 T₀(t)(W)는 이하의 식(1) 및 식(2)으로부터 작성되는 것을 특징으로 한다.

단, C(Wh)는 사용자가 설정한 실링(적산 전력량의 상한치), M(t)(W)은 시각(t)에 있어서의 최대 순간 전력, D(t)(W)는 시각(t)에 있어서의 전력 수요 예측치이다.

본 발명의 청구항 7에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 피크 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치가, 전력 사용 계획의 전력 사용 피크일 때만을 삭감하여 작성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 8에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 비용 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치가, 전력 사용 계획의 전력 비용에 따라서 삭감하여 작성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 9에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 동적 우선도 제어 장치가, 상기 실링을 하회하도록 또한 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전기 기기에의 전력 공급의 제어를 행하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 10에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 동적 우선도 제어 장치가 가동하기 전에, 상기 메모리에 상기 초기 목표치의 순간 전력, 상기 실제 순간 전력, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터가 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 11에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하는 차분의 분배 방법이, 균등하게 분배하는 차분의 균등 분배 방법 또는 직후의 하나의 순간 전력에만 분배하는 순간 전력 분배 방법인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 12에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터가, 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 13에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되는 것 이외의 구분으로, 안전·쾌적한 생활을 확보하기 위해서 사용자가 임의로 기기를 선택할 수 있는 구분을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 14에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 조절 가능한 특성이, 운전 중에 공급되고 있는 전력을 변화시킬 수 있는 특성이며, 상기 대기 가능한 특성이, 기동시에 전력의 공급을 기다릴 수 있는 특성이고, 일시 정지 가능한 특성이, 운전 중에 일시적으로 전력의 공급을 정지할 수 있는 특성인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 15에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 조절 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 히터 에어컨, 냉장고, TV, 드라이어기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 16에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 대기 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 식기 세척기, 전기 밥솥, 토스터기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 17에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 일시 정지 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 히터 에어컨, 냉장고, 식기 세척기, 전기 밥솥, 복사기, 전기 포트 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 18에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 특성을 갖지 않는 전기 기기가, 가스 검출기, 인공 호흡기, 라우터 등의 네트워크 기기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 19에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터가 8 종류의 클래스로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 20에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 청구항 1에 기재한 동적 우선도 제어 장치가, 상시 소비 전력을 감시하는 상시 감시 수단을 더 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 21에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 상시 감시 수단은, 전체의 소비 전력이 상기 최대 순간 전력을 어느 일정 기간(d) 이상 동안 초과할 때에는, 상기 최소 제어 간격(τ)의 경과를 기다리지 않고서 상기 전체의 소비 전력 대신에 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전력의 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 22에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 일정 기간(d)이 0.5초∼2초인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 23에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템은, 상기 상시 감시 수단이, 동작 중인 전기 기기의 소비 전력을 합산하여 합계치를 계산하고, 전기 기기를 3 종류의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 상기 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 최대 순간 전력과 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 처리를 종료하고, 크면 우선도가 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 3 종류의 특성 중 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 그 전기 기기가 해당하는 특성에 따라서 우선도가 최소인 기기를 선택하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 24에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상용 전원과, 복수의 전기 기기와, 그 전기 기기에 접속되어 있는 스마트 탭과, 메모리를 갖춘 전기 기기의 전력의 공급 제어를 행하는 동적 우선도 제어 장치와, 이 동적 우선도 제어 장치가 상기 스마트 탭을 통해 접속하는 네트워크를 구비하는 온 디맨드형 전력 제어 시스템에 있어서의 상기 동적 우선도 제어 장치로서 컴퓨터를 동작시키는 프로그램으로서, 상기 동적 우선도 제어 장치가, 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치를 계산하고, 그 갱신 초기 목표치를 최대 순간 전력과 비교하여, 그 갱신 초기 목표치가 작으면 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로서 갱신하고, 크면 상기 초기 목표치의 순간 전력을 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 하는 초기 목표치를 갱신하는 처리와, 상기 스마트 탭으로부터 전력 요구 메시지를 수신한 시각에, 그 전력 요구 메시지를 송신한 전기 기기 및 동작 중인 전기 기기의 소비 전력의 합계치를 계산하고, 전기 기기를 3 종류의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 양자의 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 갱신 초기 목표치와 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 상기 송신한 전기 기기에 전력을 공급하고, 크면 상기 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 3 종류의 특성 중 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 그 전기 기기의 해당하는 특성에 따라서, 전기 기기 간의 우선도에 기초하여 조정하는 처리를 행하는 것을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 25에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 순간 전력이, 최소 제어 간격(τ)의 간격으로 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 소비 전력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 26에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 최소 제어 간격(τ)이 5분∼10분인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 27에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 초기 목표치 갱신 수단과 전력 조정 수단이 처리하는 정보가, 초기 목표치 갱신 수단에서는 상기 순간 전력이고, 전력 조정 수단에서는 상기 소비 전력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 28에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 실링을 하회하도록 또한 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전기 기기에의 전력 공급의 제어를 행하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 29에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터가, 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능의 특성으로 구분되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 30에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 안전·쾌적한 생활을 확보하기 위해서, 상기 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되는 것 이외의 구분으로, 사용자가 임의로 기기를 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 31에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 조절 가능한 특성이, 운전 중에 공급되고 있는 전력을 변화시킬 수 있는 특성이며, 상기 대기 가능한 특성이, 기동시에 전력 공급을 기다릴 수 있는 특성이고, 일시 정지 가능한 특성이, 운전 중에 일시적으로 전력 공급을 정지할 수 있는 특성인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 32에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 조절 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 히터 에어컨, 냉장고, TV, 드라이어기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 33에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 대기 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 식기 세척기, 전기 밥솥, 토스터기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 34에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 일시 정지 가능한 특성을 갖춘 전기 기기가, 노트북 PC, 급탕기, 히터 에어컨, 냉장고, 식기 세척기, 전기 밥솥, 복사기, 전기 포트 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 35에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 프로그램은, 상기 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 특성을 갖지 않는 전기 기기가, 가스 검출기, 인공 호흡기, 라우터 등의 네트워크 기기 등인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 36에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 기록 매체는, 청구항 24에 기재한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 37에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 기록 매체는, 청구항 25에 기재한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 38에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 기록 매체는, 청구항 28에 기재한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 39에 따른 온디맨드형 전력 제어 시스템의 기록 매체는, 청구항 30에 기재한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 EoD 제어 시스템은, 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 전기 기기나, 그 전기 기기의 사용 상태에 따라서 전기 기기 간의 우선도를 변경할 수 있기 때문에, 필요한 타이밍에서 필요로 하는 전기 기기를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 사용자가 사용하는 전력 사용 패턴, 그리고 사용자가 설정한 최대 순간 전력 및 실링에 기초하여 전력 공급을 제어하고 있기 때문에, 전기 기기를 사용하는 사용자의 생활의 질을 해하지 않고서, 사용자가 설정한 최대 순간 전력 및 실링을 보증할 수 있는 시스템이며, 또한, 사용자가 전력을 요구하면 전기 기기의 소비 전력에 의해 우선도를 변경하고 있기 때문에, 실시간으로 전력의 공급을 제어할 수 있는 시스템이다.

또한, 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 공급 측의 전력 삭감 요청을 확실하게 만족하도록 자동으로 제어할 수 있기 때문에, 새로운 수고를 들이지 않고서 또한 필요한 전기 기기를 이용하면서, 공급 측의 요청에 대하여 수요 측의 전력 삭감률을 보증할 수 있는 시스템이다.

더욱이, 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 전력의 매니지먼트 방법이라고 하는 점에 특징이 있으며, 그 때문에 전기 기기의 분류 방법도 전력 조정 방법에 기초하여 분류하고, 또한 사용 전력의 상한을 보증하도록 한 전력 조정 수단을 도입함으로써, 절전율이나 피크 삭감률을 보증할 수 있다. 그 때문에 종래 형태의 HEMS 대신에 온디맨드형 전력 제어 시스템을 이용하면, 현재의 전력 수급의 핍박이라는 문제에도 대처할 수 있다.

도 1은 EoD 제어 시스템의 통신 네트워크의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 EoD 제어 시스템의 전력 네트워크의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3은 각 전기 기기를 설치하기 위한 스마트 탭 배치 위치를 도시하는 배치도이다.
도 4는 콘센트, 스마트 탭 및 전기 기기의 접속 관계를 도시하는 관계도이다.
도 5는 모델 하우스의 방 배치를 도시하는 방의 배치도이다.
도 6은 전기 기기에 의해서 사용된 소비 전력을 도시하는 그래프 도면이다.
도 7은 전기 기기에 의해서 사용된 소비 전력을 적산한 소비 전력량을 도시하는 그래프 도면이다.
도 8은 동적 우선도 제어 장치가 갖는 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 9a은 전력 사용 계획에서 초기 계획치를 설정하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 9b는 전력 사용 계획에서 초기 계획치를 설정하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 9c은 전력 사용 계획에서 초기 계획치를 설정하는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 10은 실제의 소비 전력과 초기 목표치를 유지한 채로 제어를 한 경우의 설명도이다.
도 11은 실제 순간 전력과 초기 목표치의 차분을 이후의 계획치에 피드백하는 제어를 한 경우의 설명도이다.
도 12는 전력에 대한 드라이어기의 만족도를 도시하는 도면이다.
도 13은 전력에 대한 전기 히터의 만족도를 도시하는 도면이다.
도 14는 전력에 대한 전기 밥솥의 만족도를 도시하는 도면이다.
도 15는 전력 요구 메시지에 대하여, 동적 우선도 제어 장치가 우선도에 기초하여 전력을 공급하는 처리 순서를 설명하는 흐름도이다.
도 16은 제2 실시형태의 기능 블록도이다.
도 17은 동적 우선도 제어 장치를 가동하기 전에, 전력 사용 계획을 설정하는 이전 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 18은 동적 우선도 제어 장치의 전체 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 19는 전력 사용 계획 설정의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 20은 초기 목표치 갱신 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 21a은 우선도 조정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 21b는 우선도 조정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 21c은 우선도 조정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 21d는 우선도 조정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 22a은 상시 감시의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 22b는 상시 감시의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 22c은 상시 감시의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 23a은 전력 조정 수단이 행하는 처리를 설명하는 설명도이다.
도 23b는 전력 조정 수단이 행하는 처리를 설명하는 설명도이다.
도 23c은 전력 조정 수단이 행하는 처리를 설명하는 설명도이다.
도 23d는 전력 조정 수단이 행하는 처리를 설명하는 설명도이다.
도 24a은 전력 사용 계획을 10% 삭감한 순간 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 24b는 전력 사용 계획을 30% 삭감한 순간 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 25a은 전력 사용 계획을 10% 삭감한 적산 전력량의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 25b는 전력 사용 계획을 30% 삭감한 적산 전력량의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 26a은 6 종류의 전기 기기에 대하여 전력 사용 계획을 10% 삭감한 순간 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 26b는 6 종류의 전기 기기에 대하여 전력 사용 계획을 30% 삭감한 순간 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 EoD 제어 시스템의 통신 네트워크의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명의 EoD 제어 시스템의 통신 네트워크의 구성을 도시하는 개략도이다. 본 발명의 EoD 제어 시스템(50)은, 사무실 및 가정에 설치되어 있으며, 동적 우선도 제어 장치(1)(이하, 단순히 「우선도 장치」라고 함), 스마트 탭(11), 가정용 또는 사무실용 전기 제품인 전기 기기(20)(이하, 단순히 「기기」라고 함) 및 전력 제어 장치(30)로 구성되어 있다. 상기 우선도 장치에는, Local Area Network(이하, 「LAN」이라고 함)를 통해 스마트 탭(11)(이하, 「ST」라고 함)에 유선 또 무선 LAN으로 접속되어 있다. LAN은 본 발명의 일례이며 그것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 WiFi, PLC, ZigBee, 특정 소전력 무선 등의 네트워크를 통해 ST에 접속하더라도 좋다. 그 ST에는, 각 기기의 전원 콘센트를 통해 접속되어 있다. 따라서, 상기 ST는 LAN을 통해 상기 우선도 장치와 통신이 가능하다.

본 발명의 EoD 제어 시스템은, 어떤 기기의 스위치를 넣어 전력을 요구했을 때, 무조건적으로 전력을 공급하는 것이 아니라, 우선 전력을 요구하는 메시지를 상기 우선도 장치에 송신하여, 우선도 장치 상에서 사용자의 전력의 사용 패턴에 기초하여, 공급 가능한 전력이나 기기의 우선도 등의 조정에 의해서 전력 공급의 가부나 공급 가능 전력을 각 기기에 대하여 결정하고, 기기는 허가된 전력만을 사용함으로써, 소비 전력량과 소비 전력이 목표치를 상회하는 일없이, 소비 전력량의 삭감에 의한 절전과 피크시의 대정전을 피할 수 있는 시스템이다.

상기 우선도 장치는, 범용의 서버이며 CPU(1a)를 포함한다. 그 우선도 장치에는, 내부 메모리(10)(이하, 단순히 「메모리」라고 함)가 구비되어 있으며, 직접 기록 및 판독할 수 있는 하드디스크나 RAM 등의 반도체 기억 장치이다.

상용 전원으로부터의 전력은, 전력 제어 장치(30)를 통해 우선도 장치 및 각 기기(20)에 공급된다.

한편, 본 발명의 EoD 제어 시스템(50)의 설치 장소로서 일반 가정을 설명하지만, 이것에 한정하는 것은 아니며 사무실 등의 ST를 설치할 수 있는 장소라면 어떤 장소라도 좋다. 그리고, 본 발명의 EoD 제어 시스템의 ST로서 전원 콘센트에 접속하는 외부 부착 타입을 설명하지만, 이것에 한정하는 것은 아니며 전원 콘센트에 매립된 내장 타입이라도 좋다.

도 2는 도 1에 도시한 EoD 제어 시스템(50)의 전력계 네트워크의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명한 것과 같이, EoD 제어 시스템(50)은 전력 제어 장치(30)를 포함하고, 이 전력 제어 장치(30)에는 상용 전원(32)이 접속되어 있다. 또한, 전력 제어 장치(30)는, 예컨대 복수의 브레이커(도시하지 않음)에 의해서 구성되며, 하나의 메인 브레이커와 복수의 서브 브레이커를 포함한다. 상용 전원(32)으로부터의 전력(교류 전압)은 메인 브레이커의 1차 측에 부여되고, 메인 브레이커의 2차 측으로부터 복수의 서브 브레이커에 분배된다. 단, 상용 전원(32)은, 상용 전류를 공급/정지하기 위한 스위치(도시하지 않음)를 통해 메인 브레이커의 1차 측에 접속된다. 이 스위치는 우선도 장치의 전환 신호로 On/Off된다.

또한, 상술한 우선도 장치 및 복수의 기기(20)는, 전력 제어 장치(30)의 출력 측에, 즉 서브 브레이커의 2차 측에 접속된다. 도시는 생략하지만, 우선도 장치는, 자신에게 설치되는 삽입 플러그를 벽소켓 등에 삽입함으로써 전력 제어 장치(30)로부터의 전력을 수급할 수 있게 접속되며, 복수의 기기는 상기 ST가 삽입 플러그인 입력 콘센트와 출력 콘센트를 갖추고 있고, 상기 입력 콘센트로부터 상용 전원(32)의 전력이 보내어져, 상기 출력 콘센트에 접속되는 복수의 기기의 콘센트를 통해 복수의 기기에 전력을 수급할 수 있게 접속되어 있다.

상술한 것과 같이, 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 도 2에 도시하는 전력 네트워크뿐만 아니라, 도 1에 도시한 통신 네트워크도 구축되어 있다.

도 3은 가정 내의 콘센트에 접속된 ST로부터 기기의 배치 위치를 설명하는 설명도이다.

도 3을 참조하면, 집(200)은, 예컨대 거실(200A), 일본식 방(200B), 서양식 방(200C, 200D)으로 구성되어 있다. 거실(200A) 및 일본식 방(200B)은 1층에 배치되어 있고, 서양식 방(200C, 200D)은 2층에 배치되어 있다. 도 3에 도시하는 것과 같이, 벽에 설치된 콘센트에는 각각 ST가 접속되어 있다. 예컨대 거실(200A)의 벽에 설치된 콘센트에는 5개의 ST가, 일본식 방(200B)의 벽에 설치된 콘센트에는 2개의 ST가, 서양식 방(200C)의 벽에 설치된 콘센트에는 2개의 ST가, 서양식 방(200D)의 벽에 설치된 콘센트에는 2개의 ST가 접속되어 있다. 이상과 같이, 모든 기기는 ST를 통해 전원과 이어져 있다.

도 4는, 상용 전원에 접속되어 벽에 배치된 콘센트, 스마트 탭(11) 및 기기의 접속 관계를 설명하는 설명도이다. 도 4를 참조하면, 기기인 냉장고(201)는, 삽입 플러그를 갖춘 콘센트(202)와 배선(203)으로 구성되어 있고, 냉장고(201)의 콘센트(202)가 상기 ST의 출력 콘센트(114)에 착탈된다. 벽(40)에는 콘센트(41)가 배치되어 있고, 이 콘센트(41)의 삽입구(411)는 가정 내의 전력 계통을 통해 상용 전력이 공급된다. 삽입 플러그인 입력 콘센트(113)가 상기 삽입구(411)에 착탈된다.

도 5는, 후술하는 동적 우선도의 정보 처리의 실시예 및 실증 실험에서 사용된 모델 하우스의 방 배치를 도시하는 방의 배치도이다.

상기 모델 하우스는 1 LDK 타입이며, 도면에 기재된 번호는 표 1에 나타내는 기기의 명칭과 그 기기의 스위치가 설치되어 있는 장소를 나타내고 있고, 도면에 기재된 ST는 스마트 탭(11)이 배치되어 있는 장소를 나타내고 있다. 5개의 ST가 배치되어 있다.

ST의 구조에 관해서는, 이미 상술한 것과 같이, 전압·전류 센서, 반도체 릴레이, ZigBee 모듈 및 이들 전체의 제어나 내부 처리를 행하는 마이크로컴퓨터로 구성되어 있고, 이 마이크로컴퓨터는 상기 전압·전류 센서에 의해서 계측한 전류·전압 파형으로부터 소비 전력을 계산하고, 전압·전류 파형의 특징을 나타내는 소수의 특징량으로부터 가전기기를 특정하고 있다. 그리고, 본 발명의 EoD 제어 시스템이 수신하는 데이터는, 상기 ST가 마이크로컴퓨터로 0.5초 간격으로 계산한 소비 전력을 스마트 탭의 내부 메모리에 매주기(1회/60초)의 데이터로서 유지하고, 복수의 패킷으로 분할하여 서버에 송신하는 소비 전력과, 각 기기(20)가 전력을 요구할 때에 ST로부터 송신되는 전력 요구 메시지의 2개의 데이터이다.

도시하지 않지만, 우선도 장치는 프로그램 기억 영역 및 데이터 기억 영역의 메모리를 갖추고 있다. 프로그램 기억 영역에는, 통신 처리 프로그램, 전력 사용 계획 설정 프로그램, 초기 목표치 갱신 프로그램 및 우선도 조정 프로그램 등의 프로그램이 기억되어 있다. 데이터 기억 영역에는, 기기 특성 클래스 데이터, 메시지 데이터 등이 기억되어 있다.

도 6은 어떤 집에 있어서의 기기에 의해서 사용된 소비 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.

도 6에서 종축이 전력(W)을, 횡축이 시간을 나타내고 있고, 그 그래프는 하루에 10분 간격으로 소비하는 소비 전력을 나타내고 있다. 한편, 지금까지 이 전력을 소비 전력이라고 부르고 있었지만, 일반적인 「소비 전력」과는 상이한 의미이기 때문에, 이하에 「순간 전력」이라고 정의된 용어를 이용한다. 이 순간 전력은, 최소 제어 간격(τ)(5분∼10분)의 간격으로, 상기 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 소비 전력을 의미하고 있다.

상기 그래프는 낮시간대에는 전력이 사용되지 않고, 오후 8시부터 오전 1시의 시간대에 전력이 사용되고 있어, 그 사이의 순간 전력의 값이 1900 W로 높은 것을 알 수 있다.

도 7은 종축이 소비 전력량(kWh)을, 횡축이 시간을 나타내고 있으며, 그 그래프는 하루에 10분 간격으로 순간 전력의 적산량인 소비 전력량을 나타내고 있고, 그 값은 10.0 kWh이다.

일본의 1 세대의 1개월당 소비 전력량이 300 kWh이며, 1일당은 약 10.0 kWh이고, 도 7의 소비 전력량은 1 세대의 1개월당의 그것과 같음을 보이고 있다. 또, 지금까지 이 전력의 적산량을 소비 전력량이라고 부르고 있었지만, 상기 순간 전력이 일반적인 「소비 전력」과는 상이한 의미로 이용되고 있기 때문에, 이 소비 전력량은 일반적인 것과 상이한 의미가 되어, 이하에 「적산 전력량」이라는 정의된 용어로 이용되기 때문에 유의하길 바란다.

그런데, 사용 가능한 전력의 상한치는, 일정 기간에 있어서의 적산 전력량의 상한치(이하, 「실링」이라고 함) 와, 순간 전력의 상한치(이하, 「최대 순간 전력」이라고 함)를 각각 생각할 수 있다. 최대 순간 전력은, 사용자가 계약 전력을 낮게 억제하기 위해서나, 전력망의 수급 밸런스를 유지하기 위한 전력 회사로부터의 피크 억제 요청에 부응하기 위해서, 시간대마다의 전력의 순간치의 상한치로서 부여한다. 실링은, 사용자가 전기세나 CO₂ 배출량을 억제하기 위해서, 일정 기간(1일, 1주일, 1개월 등)에 사용하는 적산 전력량의 상한치로서 부여한다.

또한, 사용자가 각 시간대에 얼마만큼 전력을 사용하는지라는 전력 사용 패턴은 여러 가지이다. 그래서, 예측되는 전력 사용 패턴으로부터 순간치와 적산치의 상한을 만족시키기 위해서는, 각 시각에 어느 만큼의 전력을 사용할 수 있는지를 전력 사용 계획으로서 정해 놓을 필요가 있다. 그 때, 사용자의 전력 사용 패턴을 예측하여 그로부터 각 상한치를 고려하여 전력 사용 계획을 정하면, QoL을 유지하면서 각 상한치를 만족할 수 있다. 그래서, 사용자의 전력 사용 패턴을 예측하고, 그로부터 상기 순간치와 적산치의 상한이 정해진 전력 사용 패턴을 「전력 사용 계획」이라 정의하여 이하에 이용한다.

상기 전력 사용 계획을 구체적인 예로 설명한다. 도 6 및 도 7의 그래프는, 도 6의 그래프가 나타내는 것과 같이 오후 8시부터 오전 1시의 시간에 순간 전력의 값이 1900 W로 높으므로, 보통 세대의 생활 패턴이 아니라 독신 세대의 생활 패턴의 그래프라고 추측된다.

이와 같이, 가정 내에 있어서의 모든 기기의 순간 전력이 나타내는 그래프는, 어떤 전력 사용 패턴으로 추이하는지를 나타내고 있으며, 사용자가 일상 생활을 통하여 필요로 하는 전력은, 사용자마다 그 전력 사용 패턴이 있고, 그 패턴이 유지됨으로써 QoL을 담보할 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7이 나타내는 그래프의 전력 사용 패턴으로 생활하고 있는 사용자가, 전력 회사와 20 A의 계약을 하고 있다고 하면, 사용자가 일시에 각종 기기를 사용하여 2 KW를 넘으면 브레이커가 떨어 지고, 또한, 1일당 10.0 KWh의 소비 전력량이 증가함으로써 전기세가 늘어나게 된다. 그것을 사용자가 피하기 위해서, 순간치와 적산치의 상한치를, 예컨대 1할 삭감할 계획을 세웠다고 하면, 사용자의 전력 사용 패턴에 기초하여, 순간 전력과 적산 전력량을 그 1할 삭감하여 설정되는 계획을 「전력 사용 계획」이라 한다. 그리고, 이 전력 사용 계획에 있어서의 실링이 9.0 KWh이며, 최대 순간 전력이 1.8 KW이다.

전력의 상한치로서는 상술한 것과 같이, 일정 기간에 있어서의 실링(적산 전력의 상한치)과, 각 타이밍에 있어서의 최대 순간 전력(순간 전력의 상한치)이 있다. 사용자마다 여러 가지 전력 사용 패턴을 생각할 수 있는 가운데, 이들의 상한치를 만족시키기 위해서는, 각 시각에 어느 만큼의 전력을 사용할 수 있는지를 전력 사용 계획으로서 정해 놓을 필요가 있다. 그 때, 사용자의 전력 사용 패턴을 예측하고, 그로부터 각 상한치를 고려하여 전력 사용 계획을 정하면, QoL을 유지하면서 각 상한치를 만족할 수 있다. 그리고, 상기 전력 사용 계획은, 일정 간격 (τ)(실험에서는 10분으로 함)마다의 사용 전력을 정하고 있기 때문에, 이 최소 제어 간격(τ)을 설명한다.

예컨대, 소비 전력의 상한치를 3일에 72 kWh로 설정하면, 1일당 24 kWh, 12 시간당 12 kWh, 1시간당 1 kWh와 같이 되어, 상기 소비 전력의 초기 목표치는 구획되는 시간에 따라 다단으로 산출되는데, 어느 정도 길이인 것을 사용하여 제어를 할지는 제어의 미세함에 의존한다. 그래서, 소비 전력의 상한치와 τ의 시간 간격의 관계를 실증 실험을 하여 얻어진 결과로부터, 그 시간 간격은 5분∼10분의 간격이 바람직한 것을 알 수 있었다. 이 τ의 시간 간격을 최소 제어 간격(τ)이라고 부르기로 하며, 사용자가 5분∼10분의 간격 내에 임의로 설정할 수 있는 것이다. 최소 제어 간격(τ)이 10분 초과가 되면, 그 간격이 길기 때문에 여러 가지 기기를 사용하고 싶은 경우에, 사용할 수 없는 기기가 발생하여 QoL을 크게 손상시켜 버리기 때문에, 10분 초과는 바람직하지 못하다. 최소 제어 간격(τ)이 5분 미만이 되면, 시시각각 변화되는 상황에 맞춰 공급 전력을 변경하기 위해서, 예컨대 전구의 밝기가 항상 변화되어 깜빡이는 등, 불안정하게 되는 상황이 생각되기 때문에, 5분 미만은 바람직하지 못하다. 그리고, 상기 소비 전력으로부터 기기의 모든 소비 전력을 계산하여 처리하는 것은, 그 데이터량이 방대하기 때문에 곤란하다.

(제1 실시형태)

도 8은 도 1에 도시하는 우선도 장치가 구비하는 기능을 나타내는 제1 실시 형태의 기능 블록도이다.

도 8의 부호 1은 우선도 장치를, 부호 10은 그 메모리를, 부호 11은 ST를 나타내고 있으며, 그 우선도 장치는 초기 목표치 갱신 수단(120)과 전력 조정 수단(122)으로 구성되어 있다. 부호 (1)은 ST로부터 송신된 소비 전력을 나타내고 있다. 그리고, 우선도 장치는 그것이 가동하기 전에, 이전 처리로서 상기 소비 전력을 최소 제어 간격(τ)마다의 사용 전력을 정하는 전력 사용 계획으로 변환하여, 그 전력 사용 계획, 초기 목표치의 순간 전력 및 최대 순간 전력을 메모리(10)에 저장한다. 부호 (2)는 ST로부터 송신된 전력 요구 메시지를 나타내고 있으며, 그 전력 요구 메시지는 상기 전력 조정 수단(122)에 송신된다.

그리고, 초기 목표치 갱신 수단(120)은, 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치로 하고, 그 값이 최대 순간 전력을 넘지 않도록 하는 기능을 갖추고 있다. 상기 전력 조정 수단(122)은, 상기 갱신 초기 목표치와 전력 요구 메시지를 송신한 기기 및 동작 중인 기기의 소비 전력의 합계치를 비교하여, 그 합계치가 크면, 후술하는 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 얻어진 양자의 기기의 우선도의 값이 최소인 기기를 선택하여, 기기의 특성에 따라서 기기를 선택하는 기능을 갖추고 있다.

(이전 처리)

우선도 장치를 기동시키기 전에 행하는 사전 처리로서, 상기 전력 사용 계획을 설정하는 처리가 있다. 이하에 그 전력 사용 계획의 설정 처리를 설명한다.

우선도 장치가 ST로부터 송신된 0.5초 간격으로 계산한 소비 전력을 메모리에 저장하고, 최소 제어 간격(τ)(5분∼10분)의 간격으로 상기 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 순간 전력을 메모리에 저장한다. 사용자의 과거의 전력의 사용 실적, 예컨대, 1주일간, 1개월 또는 춘하추동 사계마다 등의 순간 전력과 적산 전력량을, 전력 사용 계획으로서 설정하여 메모리에 저장해 둔다.

본 발명의 EoD 제어 시스템은, 미리 사용자의 과거의 전력의 사용 실적인 전력의 사용 패턴을 이용하여, 사용자가 정하는 목표치, 예컨대 3할 삭감을 목표치로 하여 전력 사용 계획을 세우고, 그 실링과 최대 순간 전력을 결정하여 전력 제어를 한다. 본 발명의 EoD 제어 시스템은, 이 실링과 최대 순간 전력을 이용하여 실제의 제어를 한다.

따라서, 본 발명의 우선도 장치는, 미리 사용자의 과거의 전력의 사용 실적에 의해 시간대마다의 순간 전력을 이용하여 전력 사용 계획을 설정하고 있기 때문에, 보다 상세하게 이 전력 사용 계획을 설정할 수 있다.

또한, 각 기기의 사용 전력은 항상 우선도 장치에 송신되고 있으며, 우선도 장치는 이것을 메모리에 축적하고 있다.

상기 전력 사용 계획의 일례를 이하에 설명한다. 전력 사용 계획은, 최소 제어 간격(τ)(후술하는 실증 실험에서는 10분으로 함)마다의 순간 전력을 이용하여 정한다. 사용자가 설정한 실링(적산 전력량의 상한치)을 C(Wh), 최대 순간 전력(순간 전력의 상한치)을 M(t)(W), 시각(t)에 있어서의 전력 수요 예측치를 D(t)(W)로 한다. 식(1) 및 식(2)으로부터 초기 목표치 T0(t)(W)를 작성한다.

우선도 장치는, 상기 전력 사용 계획에 따라서 상기 초기 목표치 T 0(t)(W)의 전력을 대상으로 하여, 또한 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 각 기기를 제어하고 있다.

상기 전력 사용 계획의 일례인 초기 목표치 T₀(t)(W)는, 각 시각에 관해서 전력 사용 계획으로부터 일정 비율을 삭감하여, 전체적으로 상한을 만족하도록 초기 목표치를 설정하기 위한 계획이다(이하, 「일정 비율 삭감 계획」이라고 함). 도 9a에 이 예를 도시한다. 이것은 초기 목표치를 설정할 때의 일례이며, 하루의 전력 사용 계획의 순간 전력을 넘고 있는 전력 사용 피크일 때만을 삭감한다(이하, 「피크 삭감 계획」이라고 함)(도 9b), 그 밖에도 전력 비용에 따라서 삭감하는(이하, 「비용 삭감 계획」이라고 함)(도 9c), 예컨대, 가장 전력이 사용되는 오후 1시부터 오후 4시 시각의 전력 사용을 삭감하고 싶은 경우에는, 그 시간대의 전력 사용량의 전력 비용을 높게 함으로써 전력 사용량을 삭감할 수 있다. 이들 삭감 계획에 의해 초기 목표치를 설정할 수 있으며, 또한 이들 삭감 계획을 조합시켜 설정하는 것도 가능하다. 우선도 장치는, 이와 같이 사용자가 필요로 하는 삭감 방법으로 전력 사용 계획을 선정하여 설정할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이, 우선도 장치를 기동시키기 전에 행하는 사전 처리로서, 사용자의 과거의 전력의 사용 실적에 기초하여 전력 사용 계획을 설정하고, 그 계획을 사용자가 선정한 삭감 계획에 의해 삭감한, 초기 목표치인 최대 순간 전력 및 실링을 메모리에 저장해 놓을 필요가 있다. 상기 우선도 장치가 기동하면, 상기 초기 목표치를 목표로 하여 이하에 설명하는 초기 목표치 갱신 수단(120)이 일정 시간(τ)마다 소비 전력의 체크나 초기 목표치의 갱신 처리(interval)를 하고, 또한 전력 조정 수단(122)이 기기로부터의 요구에 따라서 다른 기기와의 조정 처리(event driven)를 하는 수단으로 구성되어 있다. 이들 각 수단을 이하에 설명한다. 한편, 각 기기의 사용 전력은 항상 우선도 장치에 송신되고 있으며, 이 데이터를 축적하고 있다.

(1) 초기 목표치 갱신 수단

초기 목표치(순간 전력)에 기초하여 최소 제어 간격(τ)마다 그 초기 목표치를 갱신하는 처리(interval)를 행하는 초기 목표치 갱신 수단(120)을 설명한다. 우선도 장치가 기동하면, 실제의 전력 제어를 할 때, τ당 전력의 초기 목표치를 목표로 하여 제어를 하지만, 과거의 실적에 없는 행동을 한 경우, QoL이나 기기의 특성을 고려하면, 어떻게 하여도 전력을 삭감할 수 없는 경우가 존재하여, 그 때에는 실제 순간 전력이 일시적으로 초기 목표치를 넘어 버린다. 그것과는 반대로, 사용하는 기기의 대수가 적고, 실제 순간 전력이 초기 목표치를 하회하도록 한 경우도 생각할 수 있다. 또한, 물론 기기는 사람이 사용하는 것이기 때문에, 실제 순간 전력은 그 때의 행동에도 의존하여 변화된다. 이와 같을 때 초기 목표치를 유지한 채로 제어를 계속하면, 최종적으로 상한치를 만족할 수 없게 된다. 도 10은 초기 목표치에 대하여 그 값을 유지한 채로 제어를 한 실제 순간 전력의 예를 도시하는 막대 그래프이다.

초기 목표치를 유지한 채로 제어를 했기 때문에, 예컨대 어느 순간에는 인공 호흡기와 같이 정지할 수 없는 기기만으로 초기 목표치를 상회하고 있는 등, 사용자의 기기의 사용 상황을 고려하면 초기 목표치 이하로 전력을 삭감할 수 없는 경우도 생각할 수 있다. 그와 같은 경우는, 최대 순간 전력을 상회하지 않는 범위에서 초기 목표치를 일시적으로 상회하여도 되는 것으로 하고, 그 때의 초과분은 그 이후의 전력 사용 계획으로 흡수하도록 초기 목표치를 갱신한다. 이렇게 함으로써, 당초에 정한 초기 목표치로부터는 벗어나지만, QoL을 유지하면서 실제 순간 전력과 초기 목표치의 차분을 이후의 초기 목표치에 피드백함으로써, 실링을 만족할 수 있다.

초기 목표치에 피드백하기 위해서 분배 함수를 정의한다. 이것은, 초기 목표

치와 실제 순간 전력의 차분을 입력하여, 이 차분이 발생한 시각보다도 후의 시각에 대하여 차분을 초기 목표치로 분배하여, 새롭게 초기 목표치의 순간 전력을 산출하는 것이다.

도 11은 실제 순간 전력과 초기 목표치의 차분을 이후의 계획치에 피드백하는 제어를 한 경우의 설명도이다. 우선도 장치가 가동하여 제어 시작 시각이 t_now - t_start≥iτ를 만족하는 시각 t_now가 되면, 이 우선도 장치는 전력 사용 계획을 갱신한다.

i:=i+1이라고 하면, 전력 사용 계획 T_i(t)은 i회 갱신을 한, 즉 iτ 경과 후에서의 시각(t)에 있어서의 전력 사용 계획을 나타낸다. 또한, 식(3)의 γ는, 전력 사용 계획을 갱신하기 위한 분배 함수이며, 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을 그 후의 순간 전력에 분배하는 것이다. 따라서, 상기 차분을 식(3)에 입력함으로써, 그 후의 순간 전력에 분배하는 차분의 전력이 정해진다.

식(5)의 T 1(tnow)은 현재의 초기 계획치이며, E(t_now)는 현재의 사용 전력이다.

도 11에 도시한 그래프는, 차분을 그 후의 새로운 초기 목표치 전부에 균등하게 분배하는 방법(이하, 「차분의 균등 분배 방법」이라고 함)으로 행한 것으로, 다른 방법으로서는 직후의 하나의 순간 전력에만 분배하는 방법(이하, 「순간 전력 분배 방법」이라고 함)으로 행하는 것도 생각할 수 있다. 이와 같이 차분의 분배 방법은, 차분의 균등 분배 또는 순간 전력 분배의 방법이 있고, 최초에 전체적인 전력 사용 계획을 작성하고, 실제의 제어를 해 갈 때에, 최대 순간 전력을 상회하지 않는 범위에서 사용 상황에 맞춘 초기 목표치를 다시 갱신함으로써, 유연한 제어를 하면서 실링을 만족할 수 있다.

(3) 전력 조정 수단

기기 간의 우선 순위를 부여함으로써, QoL을 유지하면서 기기로부터의 요구에 따라서 다른 기기와의 조정 처리(event driven)를 행하는 전력 조정 수단(122)을 설명한다.

기기로부터의 전력 요구는, 사용자가 그 기기를 사용하고 싶은 타이밍에 발생하기 때문에, 상기한 τ와는 무관하게 행해진다. 더욱이, 이 요구에는, 최소 제어 간격(τ)인 5분∼10분이 올 때까지 기다릴 수 있는 것도 있지만, 곧바로 전력을 필요로 하는 것도 존재한다. 이러한 기기에 대해서는, τ마다의 제어로 하고 있었다면, 전력 공급을 시간에 맞추지 못해 QoL을 저하시키는 원인이 된다. 전력 요구가 있었을 때에, 전력 조정 수단에서 이용되는 전력은, 순간 전력이 아니라 실제의 소비 전력이다. 이에 따라, 여러 가지 타이밍에 발생하는 전력 요구에도 곧바로 판단을 할 수 있게 되어, 기다릴지 여부의 판단도 바로 내릴 수 있다.

EoD 제어 시스템에는, 개개의 기기가 전력을 요구했을 때에 어느 기기에 전력을 공급하는지 여부를 판단하는 지표가 필요하다. 상한치를 만족시키기 위해서는, 모든 기기에 대하여 원하는 전력을 공급할 수 있는 것은 아니며, 또한 전력을 필요로 하는 기기는 기기나 사용자의 상황에 따라 변화되기 때문에, 어떤 기기에 대하여 우선적으로 전력을 공급하는지를 판단하는 것이 문제가 된다. 그래서, 기기의 특성이나 상황에 따라서 우선도를 결정할 필요가 있다. 그 때문에, 기기에 대하여 0-1의 값을 취하는 우선도의 함수를 설정하여, 우선도의 값이 큰 것에 우선적으로 전력을 공급한다. 한편, QoL은, 전력이 공급됨으로써 기기를 사용할 수 있는 것으로 만족되는 것으로, 비용 삭감이나 에너지 절약에 의한 사회 공헌은 고려하고 있지 않다.

각 기기로부터의 전력 요구에 대하여 전력을 삭감하는 기기를 선택하기 위해서는, 기기에 따라 전력을 제어하는 방법이 상이하기 때문에, 미리 각 기기의 특성을 알아둘 필요가 있다. 각 기기가 요구하는 전력의 특성이나 전력 제어 방법을 나타내는 파라미터를 QoEn라고 부른다. QoEn에서는, 이하에 나타내는 기기의 전력 제어 방법에 기초하여 기기를 분류한다.

(1) 조절 가능한 기기(운전 중에 공급되고 있는 전력을 변화시킬 수 있는지 여부)(속하는 기기의 집합을 A_adj라 함)

(2) 대기 가능한 기기(기동시에 전력의 공급을 기다릴 수 있는지 여부)(속하는 기기의 집합을 A_wait라 함)

(3) 일시 정지 가능한 기기(운전 중에 일시적으로 전력의 공급을 정지할 수 있는지 여부)(속하는 기기의 집합을 A_sus라 함)

각 기기를 상기 3 종류의 전력 제어 방법으로 조합함으로써, 표 2에 나타내는 것과 같이 기기가 8 종류의 클래스로 분류된다. 이 8 종류의 클래스로 분류된 데이터를 「전기 기기 특성 클래스 데이터」라고 정의하여 이용한다. 이 전기 기기 특성 클래스 데이터를 이용하여 기기 간의 우선도를 제어한다.

상기 8 종류의 클래스는, 가전의 란에 나타낸 식별 ID로 나타내는 기기명에 조건이 붙여짐으로써, 사용 중인 기기의 우선도를 이용하여 우선하여야 할 기기를 정하고 있다. 예컨대, 우선도 장치가 ST로부터의 전력 요구 메시지를 수신하면, 그 메시지를 보내온 기기 및 동작 중인 기기로부터, 기기의 우선도와 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 이용하여 허가하는지 또는 거부하는지를 결정한다.

(1) 조절 가능한 기기로 분류되는 것은, 기기를 사용하는 중에 공급되고 있는 전력이 다소 감소하더라도 기기의 기능을 이용할 수 있는 것이 있으며, 예로서는 드라이어기나 전구 등을 들 수 있다. 또한, (2) 기기가 전력을 요구했을 때, 정해진 시간까지 공급한다면, 지금 바로 전력을 공급하지 않아도 기기의 기능상 문제가 없는 것이 있으며, 예로서는 전기 밥솥나 세탁기 등을 들 수 있다. 또한, (3) 기기를 사용하는 중에 전력 공급을 일시 정지하더라도 기기를 이용함에 따른 사용자의 생활에는 영향이 거의 없는 것이 있으며, 예로서는 에어컨이나 냉장고 등이 있다.

한편, 클래스 8은, 안전·쾌적한 생활을 확보하기 위해서, 예컨대 인공 호흡기 등이 분류되어 있다. 그리고, 상기 8 종류의 클래스로 분류된 기기는, 표 2에 나타낸 클래스에 고정되어 있는 것이 아니다. 사용자가 임의로 어떤 클래스에 기기를 분류할지를 결정할 수 있다. 예컨대, 거동을 못하는 고령자인 분이 에어컨을 항상 필요한 기기로서 선택하면, 클래스 8로 분류된다. 바꿔 말하면, 클래스 8은, 상기 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전력 제어 방법으로 클래스 분류할 수 없는 전기 기기로서, 가스 검출기, 인공 호흡기, 라우터 등의 네트워크 기기 등 의 기기가 들어간다.

1. 조절 가능한 기기

전력의 조절이 가능한 예로서 드라이어기가 그것에 해당한다. 전력의 조절이 가능한 기기로서는, 도 12에 도시하는 것과 같이, 요구한 대로의 전력이 공급되면 사용자의 만족도는 가장 높지만, 공급 전력이 다소 감소하더라도 만족도는 크게 변하지 않는다. 그러나, 대폭 전력이 감소하면 가전의 능력이 제한되어 사용자의 만족도는 저하되고, 최종적으로 어느 일정 이하의 전력이 되면 그 가전의 기능을 할 수 없게 된다. 즉, 최저한 사용하는 데 필요한 전력의 우선도는 높고, 요구 전력대로 공급하는 우선도는 낮다고 하는, 공급 전력에 대하여 단조 감소의 함수로 우선도를 부여할 수 있다. 전력 조정 수단으로서는, 가전 a의 요구 전력을 p^req _a, 최저한 필요한 전력을 p^min _a로 했을 때, 전력 조정 가능한 가전의 우선도 Pri_a ^adj(p)를 다음 식과 같이 정의한다.

이와 같이 하여 설계한 전력이 조절 가능한 기기에 대한 우선도(adjust)의 일례는 도 12 및 식(6)과 같이 된다.

2. 대기 가능한 기기

기동시에 대기 가능한 경우의 예로서 전기 밥솥이 그것에 해당한다. 시각까지 가전의 동작이 완료되면 되며, 기동 시각을 늦출 수 있는 가전이다. 즉, 도 13에 도시하는 것과 같이, 전력을 요구한 직후에는 우선도가 낮고, 기동해야만 하는 시각에 가까워짐에 따라서 우선도가 높아지도록 정의하면 된다.

요구 시각을 t^req _a, 기동해야만 하는 시각을 t^must _a로 했을 때, 대기 가능한 가전 a의 우선도 Pri^shift _a(t)를 다음 식과 같이 정의한다.

3. 일시 정지 가능한 기기

일시 정지 가능한 경우의 예로서 에어컨이 그것에 해당한다. 일시 정지 가능한 기기는, 에어컨의 온도 설정과 같이, 운전 중에는 어느 정상 상태를 목표로 하여 동작하지만, 일단 정상 상태에 도달하면, 일시 운전을 정지하더라도 정상 상태를 유지할 수 있는 가전이다. 이러한 가전의 경우, 도 14에 도시하는 것과 같이, 운전 시작 직후는 정상 상태를 목표로 하여 동작하기 때문에 높은 우선도를 부여할 필요가 있지만, 정상 상태에 도달하면 일시 정지하더라도 정상 상태가 유지되기 때문에 우선도를 내릴 수 있다. 또한, 일시 정지 후는, 시간이 경과함에 따라서 정상 상태에서 벗어나기 때문에, 우선도를 높게 하여 재개할 필요가 있다. 일시 정지 가능한 가전의 우선도 Pri^inta(t)는, 다음 식과 같이 a가 동작 중인 경우와 정지 중인 경우로 나눠 정의한다.

4. 일반 가전의 우선도

일반적으로는, 가전의 클래스는 표 2에 나타낸 3개 특성의 조합으로 정의한다. 각각의 특성에 대하여 정의된 우선도 조합에 의해서, 각각의 클래스의 우선도 함수를 표 3의 우선도 함수 항목에 나타낸 것과 같이 정의한다. 예컨대, 클래스 1의 우선도 함수는, 각각의 특성에 대응하는 우선도 함수의 곱에 의해서 다음 식과 같이 정의된다.

또한, 클래스 8의 우선도 함수는 1이 되며, 이것은 항상 우선적으로 전력이 공급됨을 의미하고 있다.

도 15는 전력 요구 메시지에 대하여, 우선도 장치가 우선도에 기초하여 전력을 공급하는 처리 순서를 설명하는 흐름도이다.

1. 기기에 접속된 ST는, 전력 요구 메시지를 우선도 장치에 송신한다(1).

2. 우선도 제어 장치(1)는, 현재의 공급 가능량이나 가정에서의 생활 패턴으로부터, 전력 요구 메시지를 보내온 기기 및 동작 중인 기기의 우선 순위를 결정한다.

3. 기기의 우선 순위에 따라서, 각 기기에 허가하는 소비 전력, 시간을 포함하는 전력 할당 메시지(2), 혹은 전력을 공급할 수 없는 기기에는 거부 메시지(2')를 회신한다. 또한, 동작 중인 기기의 우선도가 낮고, 정지 혹은 전력 삭감시키는 경우에는, 그 기기에 인터럽트 메시지(3)를 송신한다.

4. 전력 사용이 허가된 기기는, 허가된 전력으로 허가된 시간에만 동작한다. 전력 사용이 거부된 기기는 일정 시간 후에 재할당 메시지를 송신한다(4).

이 처리 순서에서는, 사용자 자신이 공급 가능한 최대 전력량을 설정(실링)함으로써, 원하는 만큼 전력 삭감을 실현할 수 있다.

상기 처리 순서를 상세히 설명한다. 전력이 필요하게 된 기기 a_req는, 서버에 대하여 전력 요구 메시지(표 4)를 송신한다(도 15의 1). 요구를 수신한 서버는, 곧바로 현재 시각 t_now의 전체의 합계 사용 전력 E_total(t_now)과 요구 전력 E_req의 합 E'_total(t_now)과, 전력 사용 계획 T_i(t_now)을 비교한다. 전체의 전력(합) E'_total(t_now)이 계획을 하회하고 있으면 요구대로의 전력 E_req을 허가(식(12)), a_req∈A_wait라면 거부(도 15의 2'), 그렇지 않으면 각 기기의 우선도를 계산, 인터럽트 처리로서 기기 a_req보다 우선도가 낮은 다른 기기의 전력을 삭감하여(도 15의 3)(식 13), 전력을 확보하여 합계 사용 전력 E_total(t_now)을 갱신한 뒤에, 기기의 특성에 따라서 전력 공급의 삭감을 결정한다(식 14). 공급 가능 전력 E_supply 등 표 5에 기재한 정보를 부가한 메시지를 기기 a_req에 대하여 곧바로 송신하고, 기기는 그것에 따라서 전력을 사용한다. 여기서 전력 공급이 거부·인터럽트된 기기 및 a_req은, 다음 interval 처리에 있어서 재차, 전력 사용 방침을 결정한다(도 15의 4).

이상과 같이, 각 기기로부터 요구를 수신한 우선도 장치는, 현재 시각 t_now의 동작 중인 합계 사용 전력 E_total(t_now)과 요구 전력 E_req의 합 E'_total(t_now)과, 전력 사용 계획 T_i(t_now)을 비교하여, 상기 합 E'_total(t_now)이 상기 전력 사용 계획 T_i(t_now)을 상회하고 있으면, 식 13에 따라서 우선도가 최소인 기기 a_min의 전력을 삭감하여 우선도를 갱신한다.

상기 ST가 우선도 장치에 송신하는 전력 요구 메시지의 데이터를 표 4에서 설명한다.

항목의 란에 나타내는 기기 식별용 ID, 요구 전력, 최소 기동 전력, 일시 정지 가능 시간 및 필수 기동 시각에 대하여 각 항목에 값의 란과 필요로 하는 클래스의 란의 데이터가 조건이 붙혀져 있고, 상기 ST는, 그 값과 필요로 하는 클래스의 데이터를 우선도 장치에 송신한다.

상기 우선도 장치가 ST에 회신하는 메시지의 데이터를 표 5에서 설명한다.

항목의 란에 나타내는 기기 식별용 ID, 메시지의 종류, 허가하는 순간 전력

및 허가하는 사용 시간에 대하여 값의 란의 데이터가 조건이 붙혀져 있으며, 상기 우선도 장치는 그 데이터를 ST에 송신한다.

이상의 설명한 초기 목표치 갱신 수단(120) 및 전력 조정 수단(122)을 포함하는 동적 우선도 제어 수단(1)은, 순간 전력이 그 상한치 및 적산 전력량이 그 상한치 C(Wh)를 상회하는 일없이, 적산 전력량의 삭감에 의한 절전과 피크시의 대정전을 피할 수 있다.

(제2 실시형태)

상기 동적 우선도 제어 수단(1)은, 최종적으로 순간 전력을 최대 순간 전력 이하로 제어할 수 있고, 적산 전력량의 상한치 C(Wh)를 만족하는 제어를 할 수 있지만, 기기를 사용할 때, 부하 변동 등에 의해 예기치 못한 순간 전력의 증가가 일어나, 최대 순간 전력을 넘는 경우가 있다. 이러한 경우에 대처하는 제2 실시형태 를 설명한다.

도 16은 제2 실시형태의 기능 블록도이다.

우선도 장치는, 초기 목표치 갱신 수단(120), 전력 조정 수단(122) 및 상시 감시 수단(124)으로 구성되어 있다.

초기 목표치 갱신 수단(120)과 전력 조정 수단(122)은, 상술한 각 수단과 동일한 기능을 갖추기 때문에 설명을 생략한다.

상기 상시 감시 수단(124)은, 상시 소비 전력을 감시하여, 전체의 소비 전력이 최대 순간 전력을 어느 일정 기간(d)(0.5초∼2초 정도) 이상 동안 초과할 때에는, 그 전체의 소비 전력이 최대 순간 전력을 하회하도록 τ의 경과를 기다리지 않고서 상기 전체의 소비 전력 대신에 최대 순간 전력 M을 하회하도록, 상기 전력 조정 수단(122)이 우선도에 기초한 조정을 한다.

전자는 스위치를 넣었을 때 등에 기기로부터 송신되는 전력 요구에 대하여, 곧바로 판단하여 기기의 사용을 방해하지 않음으로써 QoL을 유지한다. 후자는 각 기기로부터의 계속 요구에 대하여 행해지며, 계획치의 갱신이나 기기 간의 조정을 행한다. 시시각각 변화되는 상황에 맞춰 항상 공급 전력을 변경하고 있으면, 예컨대 전구의 밝기가 항상 변화되어 깜빡거리는 등, 불안정하게 되는 상황이 생각되기 때문에, 최소 제어 간격(τ)을 도입함으로써 전체의 안정화를 도모하고 있다. 더욱 이 최대 순간 전력을 넘지 않도록 항상 감시를 함으로써, 최대 순간 전력을 보증한다.

도 17은 우선도 장치가 가동하기 전에, 그 CPU(1a)의 이전 처리를 나타내는 전체의 흐름도이다.

상기 우선도 장치의 CPU(1a)가 가동하기 전에, 이전 처리로서 단계 S1에서 전력 사용 계획의 초기 목표치의 설정을 하고, 그 초기 목표치를 메모리에 저장하는 처리를 한다.

도 18은 우선도 장치의 CPU(1a)가 가동한 후의, CPU(1a)의 전체 처리를 도시하는 흐름도이다. 가동 후에 상기 우선도 장치의 CPU(1a)는, 단계 S3에서 초기 목표치의 갱신 처리를, 단계 S5에서 우선도의 조정 처리를 한다.

도 19는 상술한 단계 S1의 전력 사용 계획 설정 처리의 흐름도이다.

도 19에 도시하는 것과 같이, 상기 CPU(1a)는, 단계 S11에서 각 기기의 ST로부터 송신된 1일, 1주일 또는 1개월 등의 소비 전력을, 최소 제어 간격(τ)의 간격, 예컨대 10분의 간격으로 합산하여 평균한 순간 전력과 적산 전력량으로 변환한다. 단계 S13에서, 상기 순간 전력 및 적산 전력량으로부터 사용자가 설정한 실링(적산 전력량의 상한치)을 C(Wh), 최대 순간 전력(순간 전력의 상한치)을 M(t)(W), 시각(t)에 있어서의 전력 수요 예측치를 D(t)(W)라고 하면, 식(1) 및 식(2)로부터 전력 사용 계획의 일례인 초기 목표치 T0(t)(W)가 작성된다.

가동하기 전의 이전 처리로서 상기 초기 목표치 T 0(t)(W)를 메모리에 저장해 둔다.

다른 전력 사용 계획으로서, 1일의 전력 사용 계획의 순간 전력을 넘고 있는 전력 사용 피크일 때만을 삭감하는 피크 삭감 계획(도 9b), 또는 전력 비용에 따라서 삭감하는 비용 삭감 계획(도 9c)이 있다. 이들 삭감 계획에 의해 초기 목표치를 설정할 수 있으며, 또한 이들 삭감 계획을 조합시켜 설정하는 것도 가능하다.

도 20은 상술한 단계 S3의 초기 목표치 갱신 처리의 흐름도이다.

도 20에 도시하는 것과 같이, 상기 CPU(1a)는, 단계 S31에서 초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을 차분의 분배 방법(차분의 균등 분배 방법 또는 순간 전력 분배 방법)에 의해 분배 전력을 계산하고, 그 분배 전력을 그 후의 상기 초기 목표치의 순간 전력에 가산하여, 갱신 초기 목표치를 계산한다. 단계 S33에서 갱신 초기 목표치와 최대 순간 전력을 비교하고, S35에서 Yes라고 판단하면, 단계 S37에서 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로 갱신한다. No라고 판단하면, 단계 S39에서 상기 초기 목표치를 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 한다.

도 21a∼도 21d는 상술한 단계 S5의 우선도 조정 처리의 흐름도이다.

도 21a에 도시하는 것과 같이, 상기 CPU(1a)는, 단계 S51에서 ST로부터 전력 요구 메시지를 수신하면, 단계 S53에서 그것을 수신한 시각에, 메모리로부터 상기 전력 요구 메시지를 송신한 기기 및 동작 중인 기기의 소비 전력을 호출하여, 양자의 소비 전력을 합산하여 합계치를 얻는다. 단계 S55에서, 표 3을 참조하여 우선도 함수에 기초하여 상기 양자의 기기의 우선도를 계산하고, 그 값을 메모리에 저장한다. 단계 S57에서, 초기 목표치 갱신 수단으로부터 보내어진 갱신 초기 목표치와 상기 합산치의 대소를 비교하고, 단계 S59에서 Yes라고 판단하면, 단계 S61에서 송신한 기기의 ST에 허가 메시지를 송신하여 처리를 종료한다. 단계 S59에서 No라고 판단하면, 단계 S63에서 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 기기를 선택하여 단계 S65로 진행한다. 도 21b에 도시하는 것과 같이, 단계 S65에서, 표 2를 참조하여 그 기기가 조절 가능한지를 판단하여, 단계 S67에서 Yes라고 판단하면, 단계 S69에서 그 기기에 전력을 내리는 인터럽트 메시지를 송신하고, 단계 S71에서 내린 전력에 기초하여 소비 전력의 합계치를 갱신하여 단계 S59로 되돌아 간다. 단계 S67에서 No라고 판단하면, 단계 S73으로 진행한다.

도 21c에 도시하는 것과 같이, 단계 S73에서 상기 기기가 요구 메시지를 송신한 ST이고, 또한 대기 가능한지를 판단하여, 단계 S75에서 Yes라고 판단하면, 단계 S77에서 그 기기의 ST에 거부 메시지를 송신하고, 단계 S79에서 그 기기의 소비 전력을 제외하고 소비 전력의 합계치를 갱신하여 단계 S59로 되돌아간다. 단계 S75에서 No라고 판단하면, 단계 S81로 진행한다. 도 21d에 도시하는 것과 같이, 단계 S81에서 그 기기가 요구 메시지를 송신한 ST가 아니고, 또한 일시 정지 가능한지를 판단하여, 단계 S83에서 Yes라고 판단하면, 단계 S85에서 그 기기의 ST에 거부 메시지를 송신하고, 단계 S87에서 그 기기의 소비 전력을 제외하고 소비 전력의 합계치를 갱신하여 단계 S59로 되돌아간다. 단계 S83에서 No라고 판단하면, 처리를 종료한다.

도 22a∼도 22c은 상술한 단계 S7의 상시 감시 처리의 흐름도이다.

도 22a이 도시하는 것과 같이, 상기 CPU(1a)는, 단계 S91에서 메모리로부터 최대 순간 전력을 호출하고, 단계 S93에서 일정 기간 δ(0.5초∼2초)마다 메모리로부터 동작 중인 기기의 소비 전력을 호출하여 합산하여 소비 전력의 합계치를 얻는다. 단계 S95에서 표 2를 참조하여, 우선도 함수에 기초하여 상기 기기의 우선도를 계산하고, 그 값을 메모리에 저장한다. 단계 S97에서 상기 소비 전력의 합계치와 상기 최대 순간 전력을 비교하고, 단계 S99에서 소비 전력의 합계치가 작다고 판단하면, 처리를 종료한다. 단계 S99에서 소비 전력의 합계치가 크다고 판단하면, 단계 S101에서 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 기기를 선택하여 (4)로 진행한다.

도 22b가 나타내는 것과 같이, 단계 S103에서 표 2의 우선도 클래스 데이터를 참조하여 그 기기가 조절 가능한지를 판단하고, 단계 S105에서 그 판단이 Yes라면, 단계 S107에서 그 기기에 전력을 내리는 인터럽트 메시지를 송신한다. 그리고, 단계 S109에서 내린 전력에 기초하여 소비 전력의 합계치를 갱신하고, 단계 S99로 되돌아간다. 그리고, 상기 소비 전력의 합계치가 상기 최대 순간 전력보다 작게 될 때까지 반복된다. 상기 판단이 No라면 (5)로 진행한다.

도 22c이 나타내는 것과 같이, 단계 S111에서 그 기기가 일시 정지 가능한지를 판단하여, 단계 S113에서 그 판단이 Yes라면, 단계 S115에서 그 기기의 ST에 거부 메시지를 송신하고, 단계 S117에서 그 기기의 소비 전력을 제외하고 소비 전력의 합계치를 갱신하여 단계 S113으로 되돌아간다. 그리고, 상기 소비 전력의 합계치가 상기 최대 순간 전력보다 작게 될 때까지 반복된다.

우선도 장치의 전력 조정 수단은, 소비 전력의 합계치가 최대 순간 전력보다 작게 될 때까지 처리가 반복되는 것으로부터 알 수 있는 것과 같이, 상기 우선도 장치는 최대 순간 전력을 항상 하회하도록 전기 기기에의 전력 공급을 제어하고 있다.

상기 전력 조정 수단의 단계 S51∼단계 S87의 처리 순서 및 기기 특성 클래스 데이터로부터 알 수 있는 것과 같이, 우선도 장치는 가정 및 사무실에 설치되는 모든 기기를 대상으로 하고 있으며, 3 종류 특성의 기기가 설치되어 있지 않더라도, 예컨대 조절 가능한 기기가 설치되어 있지 않더라도, 실링 및 최대 순간 전력의 상한치를 넘는 일은 없다.

또한, 상술한 것과 같이, 각 기기의 사용 전력은 항상 우선도 장치에 송신되고 있으며, 우선도 장치는 이것을 메모리에 축적하고 있고, 이 축적된 각 기기의 사용 전력을 적산함으로써, 일정 기간(1일, 1주일, 1개월 등)의 적산 전력량을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 전력 조정 수단이, 상기 식(2)의 초기 목표치 T_o(t)(w)를 만족하도록 전기 기기에의 전력 공급을 제어하고 있기 때문에, 상기 적산 전력량의 상한치(실링)를 넘는 일이 없다.

도 21의 우선도 조정 처리의 흐름도에서 나타낸 우선도의 조정 처리를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 실시예에서 그 처리를 설명한다.

도 23은 전력 조정 수단이 행하는 처리를 설명하는 설명도이다.

맨 처음에, 도 5에 도시한 모델 하우스에 설치된 기기 중, TV(1), 에어컨(2), 포트(4), 거실 조명(11), 침실 조명(12) 및 복도 조명(15)의 6 종류의 기기를 사용하여, 실시예의 우선도 조정 처리를 설명한다. 따라서, 실시예는, 복도에 설치되어 있는 조명(15), 거실에 설치되어 있는 TV(1), 에어컨(2), 포트(4), 거실 조명(11), 그리고 침실에 설치되어 있는 조명(12)만을 사용한 예이다. 번호는 각 기기가 설치 또는 배치된 스위치의 위치를 나타내고 있다.

(전력 조정 수단의 실시예)

실시예는, 전력의 초기 목표치를 800 W로, 최대 순간 전력을 2 KW로 설정하고 있고, 포트의 전원만이 OFF인 상태에 있으며, 그 포트는 1.2 KW의 전력이 필요하다. 상기한 설정 조건으로 1.2 KW의 포트가 ON으로 된 경우에, 각 기기의 우선도가 어떤 식으로 변하면서, 포트가 1.2 KW의 전력을 확보하기 위해서, 전력 조정 수단이 행하는 처리를 나타내는 예이다.

도 23a은, 포트의 전원을 ON으로 하기 전의 각 기기의 전력 상황을 나타내고 있는 도면이다. 도면의 우측에 표시되어 있는 「No.」는 기기의 우선도의 값을 나타내며, 그 값이 작을수록 우선도가 높음을 나타내고 있다. 포트만이 전원이 OFF이고, 다른 기기는 가동하고 있으며, 각 기기의 전력의 합계는 771 W이다.

도 23b는 포트의 전원이 들어가 1.2 KW의 전력을 요구하고 있는 도중의 상황을 나타내고 있다. 그러나, 이 1.2 KW의 전력 요구는, 초기 목표치의 800 W를 넘고, 또한 최대 순간 전력인 2 KW도 거의 넘는 값(1.974 KW)이기 때문에, 그 전력 요구를 허가하지 않고 우선도가 1번이 될 때까지 대기하게 한다. 도 23c은, 포트의 우선 순위가 차차 올라가 1번이 된 것을 도시하고 있다. 도 23d는 포트의 우선도가 1번으로 되었기 때문에, 우선도가 가장 작은 복도 조명(No 6)을 OFF로 하고 나서, 포트의 전력(1200 W)을 ON으로 한다. 그렇게 함으로써, 초기 목표치 800 W는 넘지만, 각 기기의 합계 전력은 1.928 W이며, 최대 순간 전력 2 KW를 넘지 않고 있음을 알 수 있다.

상기 소비 전력이 1.2 KW인 포트의 실시예에서 알 수 있는 것과 같이, TV, 에어컨을 정지하지 않고서, 전력 요구가 있었던 1.2 KW의 포트를 가동시켜, 생활자의 QoL을 해하는 일없이 달성할 수 있음을 알 수 있다. 그것은, 전력 조정 수단이 각 기기의 우선도를 순간적으로 계산하여, 그 값과 기기의 특성으로 우선적으로 선택하여야 할 기기가 판단되기 때문이다.

(EoD 제어 시스템의 유효성)

본 발명의 EoD 제어 시스템이 실제의 생활을 통하여 QoL을 해하지 않고서 대폭적인 절전을 실현할 수 있음을 실증한다.

3명의 피험자 A, B, C가 동일한 스마트 맨션 룸에서 QoL 실증 실험을 했다.

상기 생활 실험에서 사용한 사용 가전으로서, 이하에 나타내는 스마트 가전과 종래의 가전을 이용했다.

·스마트 가전(네트워크에 의한 전력 제어)

조명(거실·침실)·텔레비전·에어컨·전자 레인지·세탁기·가습기·히터· 전기 밥솥

·종래의 가전(스마트 탭에 의한 전력 제어)

조명(현관·주방·세면실·화장실·목욕탕)·전자조리기(IH)·냉장고·전기 포트·온수 비데

(실험 내용)

·절전을 하지 않고 통상의 생활을 하여, 표준 소비 전력 패턴을 학습

·1일당 적산 전력량을 표준과 비교하여, 10%, 30%를 삭감한 생활을 각각 했

다.

·얻어진 데이터를 수치적으로 분석하여, 삭감한 생활이 QoL에 주는 영향을 평가했다.

도 24a은 통상 이용시의 소비 전력의 패턴과, 우선도 장치에 의해 10% 삭감한 전력 사용 계획과 실험 계획의 순간 전력의 패턴을 도시하는 도면이다.

도 24b는 통상 이용시의 소비 전력의 패턴과, 우선도 장치에 의해 30% 삭감한 전력 사용 계획과 실험 계획의 순간 전력의 패턴을 도시하는 도면이다.

종래의 소비 전력의 패턴과, 10%, 30% 삭감의 순간 전력의 패턴이 거의 유사하다는 것, 그리고 종래의 소비 전력의 패턴의 상한치를 넘는 일이 없다는 것을 나타내고 있다.

도 25a은, 통상 이용시의 적산 전력량과, 우선도 장치에 의해 10% 삭감한 전력 사용 계획과 실험 계획의 적산 전력량을 도시하는 도면이다.

도 25b는 통상 이용시의 적산 전력량과, 우선도 장치에 의해 30% 삭감한 전력 사용 계획과 실험 계획의 적산 전력량을 도시하는 도면이다.

10% 및 30%의 삭감 모두, 통상 이용시, 초기 목표치, 그리고 실사용 전력의 적산 전력량의 순으로 소비량이 거의 낮은 값을 보이고 있으며, 또한 종래의 적산 전력량의 상한치를 넘는 일이 없음을 보이고 있다.

이 도 24 및 도 25가 나타내는 값은, 일상 생활의 생활 패턴을 변경하지 않더라도, 소비 전력 및 적산 전력이 삭감되고 있음을 나타내고 있다.

그래서, 3명의 피험자로부터 생활 체험담을 청취하여, EoD 제어 시스템을 설치한 스마트 맨션 룸에서 무엇인가 문제점이 생겼는지를 조사해 보았다.

(3명의 피험자의 생활 체험담)

·피험자 A, B, C

전체적으로 전력 삭감률에 관계없이, 특별히 부자유스러움을 느끼지 않고서 생활할 수 있었다.

·피험자 A

전력 삭감 생활을 하고 있다는 것을 느끼는 것은, 조명이나 텔레비전이 어둡게 점등되었을 때뿐이며, 모두 익숙해짐으로써 신경쓰이지 않았다.

·피험자 B

전기 포트가 끓는 것이 느렸던 때뿐이며, 모두 익숙해짐으로써 신경쓰이지 않았다.

·피험자 C

조리할 때의 피크시에, 다른 가전의 전력을 삭감하여 조리를 했다.

3명의 피험자의 생활 체험담으로부터, 10%, 30%의 전력 삭감률에 관계없이 특별히 부자유스러움을 느끼지 않고서 생활할 수 있음이 판명되었다.

도 26a은, 우선도 장치에 의해 10% 삭감한 실험 계획의 6 종류의 기기의 순간 전력을 도시하는 도면이다.

도 26b는, 우선도 장치에 의해 30% 삭감한 실험 계획의 6 종류의 기기의 순간 전력을 도시하는 도면이다.

6 종류의 기기는, TV, 전기 포트, 전자조리기(IH 스토브), 냉장고, 세탁기 및 조명이다.

도 26은, 6 종류의 전기 기기에 대하여 전력 사용 계획을 10%, 30% 삭감한 순간 전력의 그래프를 도시하는 도면이다.

도 26a의 10% 삭감인 경우에, 전기 포트와 세탁기의 소비 전력이 1:30과 11:00에 피크를 보이고 있는 데 대하여, 도 26b의 30% 삭감인 경우에는, 포트와 세탁기의 소비 전력이 22:00와 9:40에 피크를 보이고 있어, 전기 포트는 피크의 시간대가 3시간 반 정도 앞당겨 일어나고 있고, 세탁기는 피크의 시간대가 1시간 40분 정도 앞당겨 일어나고 있음을 알 수 있다.

(정리)

본 발명의 EoD 제어 시스템은, 기기와 우선도 장치 간의 메시지 교환에 의한 조정에 기초하여 전력을 공급하는 시스템이다. 사용자가 기기의 전원을 넣었을 때, 특허문헌 2의 수급 조정 시스템이 리프레시 타이머가 카운트하는 2초∼3초가 지난 후에 전력이 공급되는 데 대하여, 본 발명은 이하의 단계 1)∼4)를 거쳐 순간적으로 전력이 공급된다. 1) 기기로부터 요구 전력이나 우선도와 함께 "전력 요구 메시지"를 우선도 장치에 송신한다. 2) 우선도 장치는 그 때의 기기의 우선도로, 기기에의 전력 공급의 가부나 공급 전력을 조정한다. 3) 우선도 장치는 조정 결과에 따라서 "전력 할당(허가/삭감/기각) 메시지"를 기기에 송신한다. 4) "전력 할당 메시지"를 수취한 기기는 그 메시지에 따라서 동작한다.

상용 전원만을 대상으로 하고 있기 때문에, 통상, 계약 전력 이내라면 얼마든지 전력을 사용할 수 있지만, EoD 제어 시스템은, 사용자 자신이 설정할 수 있는 파라미터로서, 순간 전력에 대한 상한치(최대 순간 전력)와 적산 전력량에 대한 상한치(실링)의 2가지의 상한치를 부여하고 있다. 최대 순간 전력은, 시간대마다 사용 전력의 상한치로서 부여함으로써, 사용자가 계약 전력을 낮게 억제하는 요구나, 전력망의 수급 밸런스를 유지하기 위한 전력 회사로부터의 피크 억제 요청에 부응할 수 있다. 또한, 실링은, 일정 기간(1일, 1주일, 1개월 등)에 사용하는 적산 전력량의 상한치로서 부여함으로써, 사용자가 전기세나 CO₂ 배출량을 억제할 수 있다.

EoD 제어 시스템은, 1) 생활의 질을 유지하면서 전력을 삭감하기 위해서, 어떤 기기에 전력을 공급하고, 어떤 기기에의 전력을 삭감하는지를 결정하는 기기의 동적인 우선도의 채용, 2) 생활자의 생활 패턴에 기초하여 실링과 최대 순간 전력의 상한치를 달성하기 위해서, 순간 전력을 처리하는 전력 사용 계획 설정 수단의 채용, 3) 기기로부터의 전력 요구에 대하여 실시간으로 전력을 공급하기 위해서, 소비 전력을 처리하는 전력 조정 수단의 채용, 또한, 4) 부하 변동 등에 의해 예기치 않는 순간 전력의 증가가 일어나, 최대 순간 전력을 넘는 것을 방지하기 위해서, 순간 전력을 처리하는 상시 감시 수단의 채용, 이들의 채용에 의해 종래의 과제를 전부 해결하고 있음을 알 수 있다.

Claims

상용 전원과, 복수의 전기 기기와, 그 전기 기기에 접속되어 있는 스마트 탭과, 메모리를 구비하는 전기 기기의 전력의 공급을 제어하는 동적 우선도 제어 장치와, 이 동적 우선도 제어 장치가 상기 스마트 탭을 통해 접속하는 네트워크를 구비하는 온디맨드형 전력 제어 시스템으로서,
상기 동적 우선도 제어 장치는,
초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치를 계산하고, 그 갱신 초기 목표치를 최대 순간 전력과 비교하여, 그 갱신 초기 목표치가 작으면 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로서 갱신하고, 크면 상기 초기 목표치의 순간 전력을 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 하는 초기 목표치 갱신 수단과,
상기 스마트 탭으로부터 전력 요구 메시지를 수신한 시각에, 그 전력 요구 메시지를 송신한 전기 기기 및 동작 중인 전기 기기의 소비 전력의 합계치를 계산하고, 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 양자의 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 갱신 초기 목표치와 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 상기 송신한 전기 기기에 전력을 공급하고, 크면 상기 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 특성의 어느 것에 해당하는지를 판단하고, 그 전기 기기가 해당하는 특성에 따라서, 전기 기기 간의 우선도에 기초하여 조정하는 전력 조정 수단
을 구비하고,
상기 순간 전력은, 최소 제어 간격(τ)의 간격으로 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 소비 전력이며,
상기 초기 목표치 갱신 수단과 상기 전력 조정 수단이 처리하는 정보는, 초기 목표치 갱신 수단에서는 상기 순간 전력이고, 상기 전력 조정 수단에서는 상기 소비 전력인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 최소 제어 간격(τ)은, 5분∼10분인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 초기 목표치가 사용자의 전력 소비 패턴에 기초하여 작성된 전력 사용 계획을, 일정 비율 삭감 계획, 피크 삭감 계획 또는 비용 삭감 계획에 의해 작성하는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제5항에 있어서, 상기 일정 비율 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치 T₀(t)(W)는, 이하의 식(1) 및 식(2)으로부터 작성되는 것을 특징으로 하는 온디맨드 형 전력 제어 시스템.

단, C(Wh)는 사용자가 설정한 실링(ceiling), M(t)(W)은 시각 t에 있어서의 최대 순간 전력, D(t)(W)는 시각 t에 있어서의 전력 수요 예측치이다.
제5항에 있어서, 상기 피크 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치는, 전력 사용 계획의 전력 사용 피크일 때만을 삭감하여 작성되는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제5항에 있어서, 상기 비용 삭감 계획으로 작성된 초기 목표치는, 전력 사용 계획의 전력 비용에 따라서 삭감하여 작성되는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제6항에 있어서, 상기 동적 우선도 제어 장치는, 상기 실링을 하회하도록 또한 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전기 기기에의 전 력 공급을 제어하고 있는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 동적 우선도 제어 장치가 가동하기 전에, 상기 메모리에 상기 초기 목표치의 순간 전력, 상기 실제 순간 전력, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터가 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제10항에 있어서, 상기 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하는 차분의 분배 방법은, 균등하게 분배하는 차분의 균등 분배 방법, 또는 직후의 하나의 순간 전력에만 분배하는 순간 전력 분배 방법인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제11항에 있어서, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터는, 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되어 있는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제12항에 있어서, 상기 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되는 것 이외의 구분으로, 안전·쾌적한 생활을 확보하기 위해서, 사용자가 임의로 기기를 선택할 수 있는 구분을 갖는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제12항에 있어서, 상기 조절 가능한 특성은 운전 중에 공급되고 있는 전력을 변화시킬 수 있는 특성이며, 상기 대기 가능한 특성은 기동시에 전력의 공급을 기다릴 수 있는 특성이고, 상기 일시 정지 가능한 특성은 운전 중에 일시적으로 전력의 공급을 정지할 수 있는 특성인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 조절 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 히터 에어컨, 냉장고, TV, 드라이어기 등인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 대기 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 식기 세척기, 전기 밥솥, 토스터기 등인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 일시 정지 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 히터 에어컨, 냉장고, 식기 세척기, 전기 밥솥, 복사기, 전기 포트 등인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 특성을 갖지 않는 전기 기기는, 가스 검출기, 인공 호흡기, 라우터 등의 네트워크 기기 등인 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제12항에 있어서, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터는, 8 종류의 클래스로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 동적 우선도 제어 장치는, 상시 소비 전력을 감시하는 상시 감시 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제20항에 있어서, 상기 상시 감시 수단은, 전체의 소비 전력이 상기 최대 순간 전력을 어느 일정 기간(d) 이상 동안 초과할 때에는, 상기 최소 제어 간격(τ)의 경과를 기다리지 않고서 상기 전체의 소비 전력 대신에 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전력의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
제21항에 있어서, 상기 일정 기간(d)은 0.5초∼2초인 것을 특징으로 하는 온 디맨드형 전력 제어 시스템.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상시 감시 수단은, 동작 중인 전기 기기의 소비 전력을 합산하여 합계치를 계산하고, 전기 기기를 3 종류의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 상기 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 최대 순간 전력과 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 처리를 종료하고, 크면 우선도가 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 3 종류의 특성 중 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 그 전기 기기가 해당하는 특성에 따라서 우선도가 최소인 기기를 선택하는 것을 특징으로 하는 온디맨드형 전력 제어 시스템.
상용 전원과, 복수의 전기 기기와, 그 전기 기기에 접속되어 있는 스마트 탭과, 메모리를 구비하는 전기 기기의 전력의 공급을 제어하는 동적 우선도 제어 장치와, 이 동적 우선도 제어 장치가 상기 스마트 탭을 통해 접속하는 네트워크를 구비하는 온디맨드형 전력 제어 시스템에 있어서의 상기 동적 우선도 제어 장치로서 컴퓨터를 동작시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
상기 동적 우선도 제어 장치는,
초기 목표치의 순간 전력과 실제 순간 전력의 차분을, 그 후의 초기 목표치의 순간 전력에 배분하여 갱신 초기 목표치를 계산하고, 그 갱신 초기 목표치를 최대 순간 전력과 비교하여, 그 갱신 초기 목표치가 작으면 그 후의 초기 목표치의 순간 전력을 갱신 초기 목표치로서 갱신하고, 크면 상기 초기 목표치의 순간 전력을 최대 순간 전력으로 갱신하여 갱신 초기 목표치로 하는 초기 목표치를 갱신하는 처리와,
상기 스마트 탭으로부터 전력 요구 메시지를 수신한 시각에, 그 전력 요구 메시지를 송신한 전기 기기 및 동작 중인 전기 기기의 소비 전력의 합계치를 계산하고, 전기 기기를 3 종류의 특성으로 클래스 분류한 전기 기기 특성 클래스 데이터에 기초하여 양자의 전기 기기의 우선도를 계산하고, 상기 소비 전력 합계치를 상기 갱신 초기 목표치와 비교하여, 그 소비 전력 합계치가 작으면 상기 송신한 전기 기기에 전력을 공급하고, 크면 상기 메모리로부터 상기 우선도를 호출하여 그 값이 최소인 전기 기기를 선택하고, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터를 참조하여, 그 전기 기기가 상기 3 종류의 특성 중 어느 것에 해당하는지를 판단하여, 그 전기 기기가 해당하는 특성에 따라서, 전기 기기 간의 우선도에 기초하여 조정하는 처리
를 행하고,
상기 순간 전력은, 최소 제어 간격(τ)의 간격으로 소비 전력을 합산한 합계치를 평균한 소비 전력이며,
상기 초기 목표치를 갱신하는 처리와 상기 우선도에 기초하여 조정하는 처리가 처리하는 정보가, 초기 목표치를 갱신하는 처리에서는 상기 순간 전력이고, 우선도에 기초하여 조정하는 처리에서는 상기 소비 전력인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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제24항에 있어서, 상기 최소 제어 간격(τ)은 5분∼10분인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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제24항에 있어서, 일정 기간에서의 적산 전력의 상한치를 밑돌도록 또한 상기 최대 순간 전력을 하회하도록 전기 기기에의 전력 공급을 제어하고 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제28항에 있어서, 상기 전기 기기 특성 클래스 데이터는, 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능의 특성으로 구분되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제29항에 있어서, 안전·쾌적한 생활을 확보하기 위해서, 상기 전기 기기의 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 전기 기기에 대한 전력의 공급 방법의 특성으로 구분되는 것 이외의 구분으로, 사용자가 임의로 기기를 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제29항에 있어서, 상기 조절 가능한 특성은 운전 중에 공급되고 있는 전력을 변화시킬 수 있는 특성이며, 상기 대기 가능한 특성은 기동시에 전력의 공급을 기다릴 수 있는 특성이고, 상기 일시 정지 가능한 특성은 운전 중에 일시적으로 전력의 공급을 정지할 수 있는 특성인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제31항에 있어서, 상기 조절 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 히터 에어컨, 냉장고, TV, 드라이어기 등인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제31항에 있어서, 상기 대기 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 온수 비데, 전자 레인지, 식기 세척기, 전기 밥솥, 토스터기 등인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제31항에 있어서, 상기 일시 정지 가능한 특성을 갖는 전기 기기는, 노트북 PC, 급탕기, 히터 에어컨, 냉장고, 식기 세척기, 전기 밥솥, 복사기, 전기 포트 등인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
제30항에 있어서, 상기 조절 가능, 일시 정지 가능 및 대기 가능한 특성을 갖지 않는 전기 기기는, 가스 검출기, 인공 호흡기, 라우터 등의 네트워크 기기 등인 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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