KR101423158B1

KR101423158B1 - 서브 미터링 기반 피크전력 관리 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101423158B1
Application number: KR1020120156526A
Authority: KR
Inventors: 강정훈; 유준재; 임호정; 지영민
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-28
Also published as: KR20140086257A

Abstract

서브 미터링 기반 피크전력 관리 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 피크전력 관리 방법은, 전기 에너지 사용량을 측정하고, 측정되는 사용량을 기초로 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하여 관리한다. 이에 의해, 고가의 한전 승인 제품 없이 저비용의 설비로, 빌딩, 공장 등지에서 피크전력을 효과적으로 관리할 수 있게 되어, 궁극적으로 전기 에너지 절감 및 전기 요금 절약이 가능해진다.

Description

서브 미터링 기반 피크전력 관리 방법 및 시스템{Method and system for managing peak power based on sub metering}

본 발명은 전력 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빌딩, 공장 등에서의 전기 에너지 사용을 모니터링하고 관리하기 위한 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.

피크전력이 계약전력을 초과하게 되는 경우 전기요금이 늘어나는 부담 외에, 전력공급에 차질이 발생하는 중대한 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 피크전력을 관리하는 것은 개인적/국가적으로 매우 중요하다.

피크전력 관리를 위해서는 한전의 미터기로부터 전력 사용 관련 정보들을 받아 와야 하는데, 이를 위해서는 한전의 승인을 받은 제품을 한전 대리점을 통해 설치하여야 하는 제약이 있다.

현재 한전의 승인을 받은 제품의 가격은 매우 고가이기 때문에, 에너지 절감 효과가 크지 않으면 장비 투자금을 회수하기 어렵다.

이에, 한전의 미터기의 전력 사용 관련 정보 제공 없이 피크전력을 관리하기 위한 방법으로 접근하여야 한다. 하지만, 이와 같이 접근한다 하더라도, 현재 한전의 피크전력 산정 주기인 15분 주기의 시점과 종점이 언제인지 알 수 없어, 한전에서 관리하는 피크전력을 산정할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고가의 한전 승인 제품 없이 저비용의 설비로, 빌딩, 공장 등지에서 피크전력을 관리할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 피크전력 관리 방법은, 전기 에너지 사용량을 측정하는 단계; 및 상기 측정단계에서 측정되는 사용량을 기초로, 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 측정단계는, 상기 전력공급사의 미터기로부터 분기된 다수의 서브-미터기들을 이용하여 상기 전기 에너지 사용량을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 피크전력 관리 방법은, 상기 산정단계에서 산정된 피크전력이 계약전력을 초과할 것으로 예측되면, 상기 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 전기 에너지 사용기기를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 피크전력 관리 방법은, 상기 산정단계에서 산정된 피크전력이 관리자가 설정한 임계전력을 초과할 것으로 예측되면, 상기 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 상기 전기 에너지 사용기기를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피크전력 관리 시스템은, 전기 에너지 사용량을 측정하는 다수의 서브 미터기들; 및 상기 다수의 서비 미터기들에 의해 측정되는 사용량을 기초로, 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하는 에너지 관리 서버;를 포함한다.

그리고, 상기 에너지 관리 서버는, 상기 산정단계에서 산정된 피크전력이 기설정된 전력을 초과할 것으로 예측되면, 상기 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 전기 에너지 사용기기를 제어할 수 있다.

또한, 상기 기설정된 전력은, 계약전력 또는 관리자가 설정한 임계전력일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전력공급사인 한전에서의 피크전력 산정 주기 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하여 피크전력을 관리함으로써, 고가의 한전 승인 제품 없이 저비용의 설비로, 빌딩, 공장 등지에서 피크전력을 효과적으로 관리할 수 있게 되어, 궁극적으로 전기 에너지 절감 및 전기 요금 절약이 가능해진다.

또한, 범국가적인 차원에서 전력 부족에 의한 전력 공급 차질을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 건물 냉난방 시스템을 도시한 도면,
도 2는, 도 1에 도시된 건물 냉난방 시스템에서 피크전력을 산정하고 관리하는 방법의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 3은, 도 1에 도시된 에너지 관리 서버의 블럭도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 건물 냉난방 시스템을 도시한 도면이다. 본 발명이 적용가능한 건물 냉난방 시스템은, 건물 내에서 에너지 사용을 모니터링하면서 피크전력을 관리하고, 그에 따라 에너지 사용을 제어하기 위한 시스템이다.

본 발명이 적용가능한 건물 냉난방 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 한전 미터기(10), 서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m), 에너지 관리 서버(200), 냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n) 및 냉/난방기들(20-1, 20-2, ... , 20-n)을 포함하여 구축된다.

한전 미터기(10)는 건물 전체에서 사용되는 전력에 대한 정보를 측정하고, 피크전력(최대수요전력), 누적사용량 등에 대한 정보를 전력공급사인 한전에 전송한다. 여기서, 피크전력 산정 주기는 15분인데, 그 산정 주기의 시점과 종점은, 한전 측 관계자가 아니면 한전 미터기(10)에 접근하여 알아낼 수 없다.

서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m)은 한전 미터기(10)로부터 분기된 분전반들에 설치하여, 설치된 분전반을 통해 공급되어 사용되는 전기 에너지를 측정한다. 예를 들어, 5층 건물의 경우, 5개의 서브 미터기들을 건물의 각 층에 설치하여, 각 층에서의 전기 에너지 사용량을 측정할 수 있다.

전기 에너지 사용량 측정은, 거의 실시간(1초 미만의 주기)으로 함이 바람직하지만, 불가능한 경우 주기적(1초 이상의 주기)으로도 가능하다. 또한, 전기 에너지 사용량으로, 순시 전력과 누적 전력을 측정할 수 있다.

서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m)은 측정된 전기 에너지 사용량에 대한 정보를 IEEE 802.15.4 기반의 저가형 무선 네트워크 모듈을 이용하여 후술할 에너지 관리 서버(200)로 전송한다. 전기 에너지 사용량 정보 전송 역시 실시간으로 수행함이 바람직하다.

냉/난방기들(20-1, 20-2, ... , 20-n)은 건물 각지에 설치되어 있으며, 건물내 냉/난방을 위해 전기 에너지를 사용한다.

냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)은 냉/난방기들(20-1, 20-2, ... , 20-n)을 원격에서 제어(냉/난방 제어기 On, Off 등)하는 기기들로 IR 리모컨으로 기능한다. 단, 냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)은 에너지 관리 서버(200)와 무선으로 통신 가능하다는 점에서 일반 IR 리모컨과는 차이가 있다.

냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)은 EEE 802.15.4 저가형 무선 네트워크 모듈을 사용하여 에너지 관리 서버(200)와 무선으로 통신 연결하고, 에너지 관리 서버(200)에 의해 제어된다.

에너지 관리 서버(200)는 서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m)로부터 수신되는 전기 에너지 사용량을 기초로 피크전력을 산정한다. 이때, 피크전력 산정 주기는 7분 30초로 적용한다. 이는, 한전의 피크전력 산정 주기인 15분의 절반에 해당한다.

이와 같이, 피크전력 산정 주기를 한전의 피크전력 산정 주기의 절반으로 적용한 것은, 한전의 피크전력 산정 주기의 시점과 종점을 알 수 없기 때문이다. 피크전력 산정 주기를 짧게 하여 관리하면, 한전에서 피크전력이 높게 산정되는 확률이 낮아진다.

이와 같은 방식으로 산정한 피크전력이 계약전력을 초과할 것으로 예측되면, 에너지 관리 서버(200)는 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)을 제어한다.

이는, 피크전력이 '계약전력'이 아닌 '관리자가 설정한 임계전력'을 초과할 것으로 예측되는 경우에도, 마찬가지로 에너지 관리 서버(200)가 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)을 제어하는 것이 가능하다.

이하에서, 피크전력 산정 및 관리를 위한 냉/난방 제어 과정에 대해, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는, 도 1에 도시된 건물 냉난방 시스템에서 피크전력을 산정하고 관리하는 방법의 설명에 제공되는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 에너지 관리 서버(200)는 서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m)로부터 측정된 전기 에너지 사용량 정보를 수신한다(S410).

그러면, 에너지 관리 서버(200)는 S410단계에서 수신되는 전기 에너지 사용량들을 기초로 "7분 30초" 주기로 피크전력을 산정한다(S420). 전술한 바 있듯이, 에너지 관리 서버(200)에 의한 피크전력 산정 주기는 한전의 피크전력 산정 주기인 15분의 절반이다.

한편, 피크전력이 한전과의 계약전력이나 관리자가 설정한 임계전력을 초과할 것으로 예측되면(S430), 에너지 관리 서버(200)는 냉/난방기들(20-1, 20-2, ... , 20-n) 중 Off 시킬 냉/난방기를 선정한다(S440).

S430단계는 피크전력 산출 주기 내에서의 누적사용량과 잔여 주기 시간을 고려하여 예측한다. 현재 누적사용량이 많더라도 잔여 주기 시간이 짧아 피크전력이 계약전력이나 임계전력을 초과하지 않을 것으로 예측될 수 있음은 물론, 현재 누적사용량이 적더라도 잔여 주기 시간이 길어 피크전력이 계약전력이나 임계전력을 초과할 것으로 예측될 수도 있다.

S440단계에서 냉/난방기들을 선정하는 방식에 대한 제한은 없다. 현재까지 가동시간이 긴 편에 속하는 냉/난방기들을 선정할 수도 있고, 내부 온도가 높은 곳에 설치된 냉/난방기들을 선정할 수도 있음은 물론, 기설정된 우선순위에 따라 선정할 수도 있다.

단, 현재 누적사용량이 많은 경우에는 많은 수의 냉/난방기들 또는 전기 사용량이 많은 냉/난방기를 선택하는 것이 바람직하고, 현재 누적사용량이 적은 경우에는 적은 수의 냉/난방기들 또는 전기 사용량이 적은 냉/난방기를 선택하는 것이 바람직하다.

이후, 에너지 관리 서버(200)는 S440단계에서 선정된 냉/난방기들을 제어하는 냉/난방 제어기들에 냉/난방 Off 명령을 전송하면(S450), 냉/난방 제어기들이 냉/난방기들을 Off 시키게 된다(S460).

도 3은, 도 1에 도시된 에너지 관리 서버(200)의 블럭도이다. 에너지 관리 서버(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(310), 프로세서(320) 및 저장부(330)를 구비한다.

통신부(310)는 서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m) 및 냉/난방 제어기들(300-1, 300-2, ... , 300-n)과 통신 연결을 설정하고 유지한다.

프로세서(320)는 서브 미터기들(100-1, 100-2, ... , 100-m)로부터 수신되는 전기 에너지 사용량 정보들을 저장부(330)에 저장하는 한편, 전기 에너지 사용량들을 기초로 "7분 30초" 주기로 피크전력을 산정하여 저장부(330)에 저장한다.

또한, 피크전력이 한전과의 계약전력이나 관리자가 설정한 임계전력을 초과할 것으로 예측되면, 프로세서(320)는 Off 시킬 냉/난방기를 선정하고, 통신부(310)를 통해 선정된 냉/난방기들에 연결된 냉/난방 제어기들에 냉/난방기 Off 명령을 전송한다.

지금까지, 서브 미터링 기반 피크전력 관리 방법 및 시스템에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서 제시한 피크전력 산정 주기 "7분 30초"는 한전의 피크전력 산정 주기 이하의 다른 주기로 대체가능하다. 예를 들어, 5분, 3분 또는 1분을 주기로 피크전력을 산정하는 것이 가능하다.

또한, 냉/난방기는 전기 에너지를 사용하는 기기를 예시한 것으로, 다른 종류의 전기 에너지 사용기기로 대체되는 경우 역시 본 발명의 기술적 사상이 적용가능하다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10 : 한전 미터기
20-1, 20-2, ... , 20-n : 냉/난방기
100-1, 100-2, ... , 100-m : 서브 미터기
200 : 에너지 관리 서버
300-1, 300-2, ... , 300-n : 냉/난방 제어기

Claims

전기 에너지 사용량을 측정하는 단계;
상기 측정단계에서 측정되는 사용량을 기초로, 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기의 절반 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하는 단계; 및
상기 산정단계에서 산정된 피크전력이 기설정된 전력을 초과할 것으로 예측되면, 상기 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 전기 에너지 사용기기를 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기는 시점과 종점을 알 수 없으며,
상기 제어단계는,
전기 에너지 누적사용량과 잔여 주기 시간을 고려하여, 상기 전기 에너지 사용량을 줄이는 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 측정단계는,
상기 전력공급사의 미터기로부터 분기된 다수의 서브-미터기들을 이용하여 상기 전기 에너지 사용량을 측정하는 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 기설정된 전력은, 계약전력인 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 기설정된 전력은, 관리자가 설정한 임계전력인 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 방법.
전기 에너지 사용량을 측정하는 다수의 서브 미터기들; 및
상기 다수의 서비 미터기들에 의해 측정되는 사용량을 기초로, 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기의 절반 보다 짧은 주기로 피크전력을 산정하는 에너지 관리 서버;를 포함하고,
상기 전력공급사에서의 피크전력 산정 주기는 시점과 종점을 알 수 없으며,
상기 에너지 관리 서버는,
산정된 피크전력이 기설정된 전력을 초과할 것으로 예측되면, 상기 전기 에너지 사용량이 줄어들도록 전기 에너지 사용기기를 제어하되, 전기 에너지 누적 사용량과 잔여 주기 시간을 고려하여, 상기 전기 에너지 사용량을 줄이는 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 시스템.
삭제
제 5항에 있어서,
상기 기설정된 전력은,
계약전력 또는 관리자가 설정한 임계전력인 것을 특징으로 하는 피크전력 관리 시스템.