KR101517395B1 - 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치 - Google Patents

건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서, 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계, 전력 사용량 제한 시간대에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계 및 전력 사용량 비제한 시간대에서 에너지저장장치를 충전하는 단계를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법을 제공한다.

Description

건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치{METHOD FOR CONTROLLING POWER USAGE OF BUILDING AND APPRATUS FOR MANAGING BUILDING ENERGY}
본 발명은 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치에 관한 것이다.
최근 온난화 및 화석 에너지의 고갈이 사회 문제가 되면서 에너지 절약에 대한 것이 이슈가 되고 있다. 이에 따라, 각 기술 분야에서 에너지를 절약할 수 있는 여러 가지 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 자동차에서는 과속을 방지하고 경제속도를 유도하는 장치들이 개발되고 있으며, 가전 제품의 경우 대기 전력을 줄이기 위한 기술들도 개발되고 있다.
가정이나 빌딩 내에서도 이러한 에너지 절약을 실천하기 위한 다양한 내용들이 논의되고 있으나 이러한 것들은 대부분 사람들의 의지에 의해 수동으로 실현되는 것에 관한 사회 운동, 에너지 절약 정책 등의 것이다. 예를 들어, 플러그 뽑기 운동, 실내 온도 1도 올리기 운동 등이 그 대표적인 것이다. 그러나, 이러한 것들은 그 행위의 주체인 사람들이 적극적으로 참여하지 않으면 그 효과가 작고 또한 유행에 따라 그 성과가 크게 차이나는 문제점이 있다.
한편, 전력을 효율적으로 생산하고 관리하기 위해서는 전력 부하에 대한 통제 혹은 제어와 전력 수요에 대한 정확한 예측이 뒷받침되어야 한다. 하지만, 개별 수요자들의 자유 의지에 따라 제어되는 전력 부하가 많기 때문에 전력 부하에 대한 통제 혹은 제어의 범위는 넓지 않다. 또한, 전력 수요에 대해 예측하더라도 개별 수용가에서 이러한 예측 전력 사용량에 맞추어 부하를 운용하지 않으면 이러한 예측 전력 사용량을 바탕으로한 전력 생산 계획에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 건물의 예측 전력 사용량을 표준화된 방식으로 전력 생산자와 전력 소비자가 모두 쉽게 계산할 수 있는 방법을 제시하는 것이다. 다른 측면에서, 전력 소비자로서의 건물의 전력 사용량이 예측 전력 사용량의 범위 내로 제어되는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 발전원의 종류에 따라 에너지저장장치를 충전하는 시간대를 조절하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서, 상기 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계; 전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계; 및 전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 전력 사용량 예측부; 전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 전력 사용량 제어부; 및 전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 에너지 저장 제어부를 포함하는 건물에너지관리장치를 제공한다.
또, 다른 측면에서, 본 발명은, 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서, 상기 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계; 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치로부터 초과 전력 사용량을 충당하는 단계; 및 상기 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법을 제공한다.
또, 다른 측면에서, 본 발명은, 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 전력 사용량 예측부; 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치로부터 초과 전력 사용량을 충당하는 전력 사용량 제어부; 및 상기 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 에너지 저장 제어부를 포함하는 건물에너지관리장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건물의 예측 전력 사용량을 표준화된 방식으로 전력 생산자와 전력 소비자가 모두 쉽게 계산할 수 있고, 전력 소비자로서의 건물의 전력 사용량이 예측 전력 사용량의 범위 내로 제어되며, 발전원의 종류에 따라 에너지저장장치를 충전하는 시간대를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 전력공급원과 부하를 포함하는 전력 계통 구성도이다.
도 2는 전력 생산 계획에 따른 전력 관리 방법의 일 예시 흐름도이다.
도 3은 일 수용가의 시간별 예측 전력 사용량 곡선 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용가의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물에너지관리장치의 블록도이다.
도 6은 건물의 시간별 예측 전력 사용량 곡선과 시간별 실제 전력 사용량 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물에너지관리장치의 블록도이다.
도 9는 건물의 시간별 예측 전력 사용량 곡선과 전력 사용량 제한 시간대를 나타내는 그래프이다.
도 10은 기저발전원과 첨두발전원을 포함하는 전력공급원의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 전력공급원과 부하를 포함하는 전력 계통 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전력 계통은 발전 전력을 공급하는 전력 공급원(110), 전력 공급원(110)으로부터 공급되는 전력을 배전하는 배전망(130), 배전망(130)에 연결되어 있으면서 전력 공급원(110)으로부터 공급되는 전력을 소비하는 수용가(120) 등을 포함하고 있다.
수용가(120)는 부하라는 용어로 표현되기도 하는데, 이러한 부하 중에는 전력 계통을 관리하는 장치의 통제에 따라 제어될 수 있는 통제가능부하(122)가 있을 수 있다.
도 1은 전력의 흐름과 관련된 구성들이 도시되어 있는데, 이러한 구성 이외에 전력 계통에 있는 장치들을 제어하거나 관리하는 장치들이 있을 수 있다. 이러한 전력 관리 장치들(미도시)은 전력공급원(110)과 연동되어 설치되어 있으면서, 전력 계통의 상태에 따라 발전량을 늘리거나 줄이기 위해 전력공급원(110)을 제어한다. 또한, 부하 장치들에 대한 관리 혹은 제어권도 가지고 있는 전력 관리 장치들(미도시)은 전력 계통의 상태에 따라 전력공급원(110)을 제어하는 것 뿐만 아니라 통제가능부하들(122)도 함께 제어하게 된다.
전력 계통의 균형이 이루어지기 위해서는 전력의 생산과 소비에 균형이 이루어져야 한다. 전력의 생산이 소비를 초과하거나 소비가 생산을 초과하는 경우, 전력 계통의 균형이 깨져 전압 혹은 주파수가 불안정해질 수 있다. 이러한 전력 계통의 균형을 유지하는 역할을 전력 관리 장치들(미도시)이 수행한다. 전력 관리 장치들(미도시)은 전력 소비가 증가하는 경우, 이에 맞추어 전력공급원(110)이 더 많은 전력을 발전하도록 제어하고, 전력 소비가 줄어드는 경우, 이에 맞추어 발전량이 작아지도록 전력공급원(110)을 제어한다.
한편, 전력공급원(110)은 발전의 종류에 따라 발전 단가가 다르며, 또한, 발전에 이르기까지의 기동 시간이 다르다. 예를 들어, 원자력발전이나 수력발전은 발전 단가가 비교적 낮으나 기동 시간이 길거나 일정한 조건하에서만 발전을 할 수 있다. 이에 반해, 가스터빈발전은 발전 단가가 비교적 높으나 기동 시간이 짧다.
이러한 여러 종류의 발전원들을 효율적으로 운용하기 위해서는 전력 소비량을 예측하거나 통제가능부하를 제어하여 정해진 생산 계획에 따라 발전하여야 한다. 예를 들어, 전력 소비량이 증가하는 시간대를 예측하여 미리 원자력발전과 같은 기동 시간이 긴 발전을 준비시키면 발전단가 측면에서 효율을 높아지게 된다.
도 2는 전력 생산 계획에 따른 전력 관리 방법의 일 예시 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 전력 관리 장치는 부하에 대한 정보를 통해 전력 사용량을 예측하고(S200), 이러한 전력 사용량 예측값에 따라 전력 생산 계획을 수립한다(S202).
도 3은 일 수용가의 시간별 예측 전력 사용량 곡선 그래프이다. 부하의 시간별 전력 사용량은 부하의 사용 패턴 및 외부 요인의 영향에 따라 시간대별로 변동하게 되는데, 이러한 부하의 사용 패턴 정보와 외부 요인 정보(예를 들어, 기상 정보)를 통해 부하의 시간별 예측 전력 사용량 곡선(310)을 도출할 수 있다.
전력 생산 계획을 수립한 후, 전력 관리 장치는 전력 생산 계획에 따라 전력이 공급되도록 전력공급원(110)을 제어하게 되는데, 전력공급원(110)의 발전 전력과 부하의 전력 소비가 균형을 이루지 못하는 경우, 통제가능부하(122)에 대한 제어를 수행하여 전력 계통의 균형이 이루어지도록 한다(S204).
그런데, 부하는 사용자의 의지에 따라 전력 사용량이 결정되는 경우가 많아 통제가능부하(122)의 범위는 넓지 않다. 그러한 이유로, 다른 부하들의 전력 사용량 중에 예측 전력 사용량을 초과하는 전력량이 통제가능부항(122)의 제어 가능 범위를 넘어서는 경우, 전력 관리 장치는 전술한 전력 관리 방법 이외의 다른 방법을 이용하여 전력 계통을 관리해야 한다.
본 발명의 실시예는 통제되지 않는 부하의 전력 사용량이 예측 전력 사용량의 범위 이내로 제어되는 기술을 제공한다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부하들은 예측 전력 사용량 범위 내에서 전력을 사용하여 전력 관리 장치의 전력 계통 관리가 효율적으로 수행되도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용가의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 수용가(120)는 전력공급원(110)으로부터 전력을 공급받으며, 에너지관리장치(410), 에너지저장장치(420), 전력분배기(430), 전력소비장치(440) 등을 포함할 수 있다.
에너지관리장치(410)는 에너지저장장치(420) 및 전력분배기(430)과 제어망을 통해 연결되어 있으면서 에너지저장장치(420) 혹은 전력분배기(430)로 제어 신호를 송수신할 수 있다.
에너지저장장치(420)는 전기에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하여 저장할 수 있는 장치로, 화학전지로서의 배터리가 대표적인 실시예이다. 에너지저장장치(420)는 전력공급원(110)의 전력 형태를 에너지저장장치가 받아들일 수 있는 젼력 형태로 변환시키는 전력변환모듈을 포함하고 있을 수 있다. 이러한 전력변환모듈은 전력공급원(110) 및 에너지저장장치(420)의 특성에 따라 AC/DC 인버터 혹은 DC/DC 컨버터일 수 있다.
에너지저장장치(420)가 화학전지류의 배터리를 포함하고 있는 경우, 에너지저장장치(420)는 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)을 포함할 수 있다. 화학전지류의 배터리는 충전 전류에 따라 혹은 충전율에 따라 충전 효율 및 배터리 수명이 달라질 수 있다. 배터리를 효율적으로 운용하기 위해 배터리관리시스템은 관리 정보(예를 들어, 충전율 등)를 에너지관리장치(410)와 교환하면서 에너지저장장치(420)의 충전을 제어할 수 있다.
전력분배기(430)는 전력소비장치(440)로 전달되는 전력의 경로를 결정하는 장치이다. 에너지저장장치(420)와 전력공급원(110)에서 모두 전력소비장치(440)로 전력을 공급할 수 있다. 이때, 전력분배기(430)의 제어에 따라 에너지저장장치(420) 혹은 전력공급원(110) 중 하나의 소스로부터 전력소비장치(440)로 전력이 공급되게 된다.
전력분배기(430)는 미터기를 포함할 수 있다. 미터기는 전력공급원(110)으로부터 수용가(120)로 공급되는 전력량을 계량하며, 또한 에너지저장장치(420)로부터 전력소비장치(440)로 전달되는 전력량 및 전력공급원(110)으로부터 에너지저장장치(420)로 전달되는 전력량을 계량한다.
미터기를 통해 계량되는 이러한 전력량들에 대한 정보는 에너지관리장치(410)로 전달되어 에너지관리장치(410)가 다른 장치들을 제어하는데 사용된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물에너지관리장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 건물에너지관리장치(410)는 전력 사용량 예측부(510), 전력 사용량 제어부(520), 에너지 저장 제어부(530) 등을 포함할 수 있다.
전력 사용량 예측부(510)는 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정한다. 건물의 에너지효율등급은 건물이 특성에 따라 사용될 것이 예측되는 에너지의 양을 등급으로 나타낸 값이다. 예를 들어, 에너지효율등급이 1등급인 건물은 제곱미터당 일년에 300KWh의 전력(300(KWh/제곱미터/년))을 사용할 것으로 예측되는 건물이다. 건물의 단열률, 건물의 용도, 건물의 구조에 따라 에너지효율등급이 결정될 수 있다.
이러한 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 값 정보는 건물에너지관리장치(410)와 전력 계통을 관리하는 전력 관리 장치가 서로 공유하고 있을 수 있다. 이에 따라, 건물에너지관리장치(410)는 장치가 관리하는 건물의 에너지효율등급에 따라 건물의 예측 전력 사용량 값을 계산할 수 있고, 전력 계통을 관리하는 전력 관리 장치도 같은 계산 값을 보유할 수 있게 된다.
전력 계통을 관리하는 전력 관리 장치는 전력 계통에 연결되어 있는 건물의 에너지효율등급 정보만 알고 있으면 이러한 건물들의 예측 전력 사용량 값을 계산해 낼 수 있다. 이러한 방법은 개별 부하의 예측 전력 사용량 값을 계산함에 있어서 개별 부하의 세세한 정보를 알 필요없이 에너지효율등급이라는 하나의 지표값만 알면 되기 때문에 계산이 간단하며 계산에 필요한 정보량도 작다. 또한, 예측 전력 사용량을 계산함에 있어서, 건물에너지관리장치(410)와 전력 관리 장치 간에 계산 값이 달라질 가능성도 낮아지게 된다.
건물의 경우, 시간별 전력 사용량의 패턴이 있기 때문에 전력 사용량 예측부(510)는 이러한 패턴 정보를 가지고 있으면서 이러한 패턴에 에너지효율등급에 따른 전력 사용량 값을 대입시키면 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
전력 사용량 예측부(510)는 다른 장치(예를 들어, 기상 서버)로부터 시간대별 기상 정보를 획득하고, 이러한 기상 정보와 건물의 에너지효율등급을 연동시켜 건물의 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 이러한 방법은 하루 중 기온의 변화 패턴을 기상 정보로부터 확인하고 기온 변수에 따른 전력 사용량을 에너지효율등급과 연동시켜 시간별 전력 사용량을 예측하는 것이다.
특정 시점의 기온 및 에너지효율등급에 따라 건물의 전력 사용량의 평균값이 예측될 수 있지만 보다 정확하게는 특정 시점 이전의 기온 값, 기온의 변화율 등에 대한 정보가 더 추가되면 보다 정확한 예측 전력 사용량 값이 계산될 수 있다. 수많은 변인들에 대한 정확한 수식을 도출하기 어려운 경우, 전력 사용량 예측부(510)는 수치해석에 의한 방법을 통해 예측 전력 사용량 값을 계산할 수 있다. 뉴럴 네트워크 알고리즘(Neural Network Algorithm)이나 서포트 벡트법(Support Vector) 등이 이러한 수치해석법이다.
전력 사용량 예측부(510)는 또 다른 장치로부터 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하고, 이러한 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다. 전력 사용량 예측부(510)는 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 미리 저장하고 있으면서, 이러한 저장된 정보를 이용하여 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다. 그런데, 다른 실시예로서 전력 사용량 예측부(510)는 또 다른 장치로부터 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하고, 이렇게 획득된 정보에 따라 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다. 기술이 발전함에 따라 에너지효율등급에 따른 전력 사용량도 변동(예를 들어, 에너지효율이 좋은 조명기구의 등장으로 전력 사용량이 작아짐)할 수 있으므로 전술한 바와 같이 전력 사용량 예측부(510)가 또 다른 장치로부터 이와 같이 변동되는 정보를 입수하게 되면 보다 정확한 예측이 가능하게 된다.
전력 사용량 제어부(520)는 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치(420)로부터 초과 전력 사용량을 충당한다. 또한 에너지 저장 제어부(530)는 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 에너지저장장치(420)를 충전한다.
도 6은 건물의 시간별 예측 전력 사용량 곡선과 시간별 실제 전력 사용량 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 전력 사용량 예측부(510)에 의해 예측된 전력 사용량은 참조번호 310과 같은 곡선 부분이다. 그리고, 실제 건물이 소비한 전력량은 참조번호 610에 해당되는 곡선이다. 일부에서 건물의 전력 사용이 예측 전력 사용량을 초과하고 있고(620), 다른 일부에서 건물의 전력 사용이 예측 전력 사용량을 미달하고 있다(630).
전력 사용량 제어부(520)는 참조번호 620에 해당되는 부분에 대하여 전력 계통으로 전력을 공급하는 전력공급원(110)의 전력이 전력소비장치(440)로 전달되지 않고 에너지저장장치(420)에 저장된 전력이 전력소비장치(440)로 전달되도록 전력분배기(430)를 제어한다. 이러한 제어를 통해, 전력 사용량 제어부(520)는 전력공급원(110) 관점에서 바라본 수용가(120)의 전력 사용량이 예측 전력 사용량으로 제한되도록 한다.
에너지 저장 제어부(530)는 참조번호 630에 해당되는 부분의 잉여 전력을 이용하여 에너지저장장치(420)를 충전한다. 이러한 제어를 통해, 에너지 저장 제어부(530)는 전력공급원(110) 관점에서 바라본 수용가(120)의 전력 사용량이 예측 전력 사용량을 넘지 않으면서 에너지저장장치(420)를 충전할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 건물에너지관리장치(410)는 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정한다(S700).
건물에너지관리장치(410)는 시간대별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계(S700) 이전에, 시간대별 기상 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, S700 단계에서 기상 정보와 건물의 에너지효율등급을 연동시켜 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
또한 건물에너지관리장치(410)는 시간대별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계(S700) 이전에, 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, S700 단계에서 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계에서, 건물에너지관리장치(410)는 사용자 입력 조작에 따라 정보를 획득할 수 있다. 또한, 건물에너지관리장치(410)는 통신을 통해 다른 장치로부터 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 전달받음으로써 관련 정보를 획득할 수 있다.
건물에너지관리장치(410)는 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치(420)로부터 초과 전력 사용량을 충당하고(S702), 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 에너지저장장치(420)를 충전한다(S704).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물에너지관리장치의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 건물에너지관리장치(410)는 전력 사용량 예측부(810), 전력 사용량 제어부(820), 에너지 저장 제어부(830) 등을 포함할 수 있다.
전력 사용량 예측부(810)는 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정한다. 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 건물에너지관리장치(410)의 전력 사용량 예측부(510)의 실시예는 모두 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물에너지관리장치(410)의 전력 사용량 예측부(810)에 적용될 수 있다.
전력 사용량 예측부(810)는 다른 장치(예를 들어, 기상 서버)로부터 시간대별 기상 정보를 획득하고, 이러한 기상 정보와 건물의 에너지효율등급을 연동시켜 건물의 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
전력 사용량 예측부(810)는 또 다른 장치로부터 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하고, 이러한 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
전력 사용량 제어부(820)는 전력 사용량 제한 시간대에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치(420)로부터 충당할 수 있다.
에너지 저장 제어부(830)는 전력 사용량 비제한 시간대에서 에너지저장장치(420)를 충전할 수 있다.
도 9는 건물의 시간별 예측 전력 사용량 곡선과 전력 사용량 제한 시간대를 나타내는 그래프이다.
도 9에서 참조번호 310에 해당하는 곡선은 시간별 예측 전력 사용량 곡선이고 참조번호 910에 해당하는 곡선은 수용가(120)에서 소비된 전력량 곡선이다. 그리고, 도 9에서 (A) 영역은 전력 사용량 제한 시간대이고, (B) 영역은 전력 사용량 비제한 시간대이다.
도 9를 참조하면, 수용가(120)는 (A) 영역에서 참조번호 920에 해당하는 만큼 예측 전력 사용량을 초과하여 전력을 사용하고 있다. 그리고, (B) 영역에서 수용가(120)는 참조번호 922에 해당하는 만큼 예측 전력 사용량을 초과하여 전력을 사용하고 있다.
전력 사용량 제어부(820)는 전력 사용량 제한 시간대인 (A) 영역에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용(920)에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치(420)로부터 충당한다. 이에 반해, 전력 사용량 제어부(820)는 전력 사용량 제한 시간대가 아닌 (B) 영역에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용(922)에 대하여 기존의 전력공급원(110)으로부터 계속해서 전력을 공급하고 에너지저장장치(420)의 전력을 공급하지 않는다.
에너지 저장 제어부(830)는 전력 사용량 비제한 시간대인 (B) 영역에서 에너지저장장치(420)를 충전한다. 이때, 에너지 저장부(830)는 건물의 전력 사용량 및 에너지저장장치(420)에 대한 충전 전력량의 합을 미리 설정된 기준 값 이하로 제어할 수 있다. 도 9를 참조하면, 미리 설정된 기준 값은 참조번호 940 직선에 해당되는 값이다. 도 9에서 오른쪽 (B) 영역에서 에너지 저장부(830)는 에너지저장장치(420)를 충전하게 되는데, 이때 에너지저장장치(420)로 공급되는 전력량은 참조번호 940 직선과 참조번호 910 곡선의 사이에 해당되는 참조번호 930 부분에 해당되는 전력량이다.
도 10은 기저발전원과 첨두발전원을 포함하는 전력공급원(110)의 구성도이다.
전력 계통에 있어서 전력공급원(110)은 기저발전원(1010)과 첨두발전원(1020)으로 구성될 수 있다. 기저발전원(1010)은 원자력 발전과 같이 계속해서 발전을 하면서 전력 계통에 기저 전력을 공급하는 발전원이다. 기저발전원(1010)은 전력 생산 단가가 낮다는 장점이 있지만 기동에 많은 시간이 소요되어 전력 생산량을 유동적으로 조절하기 힘들다.
첨두발전원(1020)은 가스터빈 발전과 같이 필요한 시점에 일시적으로 발전을 하면서 전력 계통에 첨두 전력을 공급하는 발전원이다. 첨두발전원(1020)은 전력 생산 단가가 높다는 단점이 있지만 기동이 자유로워 필요한 시점에만 발전을 할 수 있다.
전력 관리 장치가 전력 계통을 효율적으로 운용하기 위해서는 첨두발전원(1020)의 가동 시간을 줄이고 계획에 따라 저단가 발전이 가능한 기저발전원(1010)과 같은 발전원을 잘 활용해야 한다. 따라서, 예측 전력 사용량은 첨두발전원(1020)이 가동되어야 하는 시간대에서만 정확해도 그 효과가 잘 나타날 수 있다. 이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물에너지관리장치(410)는 전력 사용량 제한 시간대와 전력 사용량 비제한 시간대를 구분하고 전력 사용량 제한 시간대에서 건물의 전력 사용량이 예측 전력 사용량 이내로 제어되는 기술을 제공한다.
전력 사용량 제한 시간대와 전력 사용량 비제한 시간대는 건물의 전력 사용량에 따라 결정될 수 있다. 전력 사용량 제한 시간대는 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 초과하는 시간대이고, 전력 사용량 비제한 시간대는 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 미달하는 시간대로 결정될 수 있다.
전력 사용량 제한 시간대는 전력 계통을 관리하는 전력 관리 장치에 의해 일괄적으로 정해질 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물에너지관리장치(410)는 다른 서버 장치로부터 전력 사용량 제한 시간대에 대한 정보를 수신하는 정보 수신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 건물에너지관리장치(410)는 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정한다(S1100).
건물에너지관리장치(410)는 시간대별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계(S1100) 이전에, 시간대별 기상 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, S1100 단계에서 기상 정보와 건물의 에너지효율등급을 연동시켜 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
또한 건물에너지관리장치(410)는 시간대별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계(S1100) 이전에, 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, S1100 단계에서 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정할 수 있다.
에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계에서, 건물에너지관리장치(410)는 사용자 입력 조작에 따라 정보를 획득할 수 있다. 또한, 건물에너지관리장치(410)는 통신을 통해 다른 장치로부터 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 전달받음으로써 관련 정보를 획득할 수 있다.
건물에너지관리장치(410)는 전력 사용량 제한 시간대에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치(420)로부터 초과 전력 사용량을 충당하고(S1102), 전력 사용량 비제한 시간대에서 에너지저장장치(420)를 충전한다(S1104).
건물에너지관리장치(410)는 에너지저장장치(420)로부터 초과 전력 사용량을 충당하는 단계(S1102) 이전에, 다른 서버 장치로부터 전력 사용량 제한 시간대에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
건물에너지관리장치(410)는 에너지저장장치(420)를 충전하는 단계(S1104)에서, 건물의 전력 사용량 및 에너지저장장치에 대한 충전 전력량의 합이 미리 설정된 기준 값 이하로 제어되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 전력 사용량 제한 시간대는 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 초과하는 시간대이고, 전력 사용량 비제한 시간대는 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 미달하는 시간대일 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서,
    에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계;
    상기 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계;
    전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계; 및
    전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계
    를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    다른 서버 장치로부터 상기 전력 사용량 제한 시간대에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법.
  4. 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계;
    전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계; 및
    전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계-상기 건물의 전력 사용량 및 상기 에너지저장장치에 대한 충전 전력량의 합이 미리 설정된 기준 값 이하로 제어됨-
    를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법
  5. 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 건물의 에너지효율등급에 따라 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계;
    전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계-상기 전력 사용량 제한 시간대는 상기 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 초과하는 시간대임-; 및
    전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계-상기 전력 사용량 비제한 시간대는 상기 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 미달하는 시간대임-
    를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법
  6. 삭제
  7. 건물의 전력 사용량을 제어하는 건물에너지관리장치에 있어서,
    에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하고, 상기 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 전력 사용량 예측부;
    전력 사용량 제한 시간대에서 상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 전력 사용량 제어부; 및
    전력 사용량 비제한 시간대에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 에너지 저장 제어부
    를 포함하는 건물에너지관리장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    다른 서버 장치로부터 상기 전력 사용량 제한 시간대에 대한 정보를 수신하는 정보 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물에너지관리장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 에너지 저장 제어부는,
    상기 건물의 전력 사용량 및 상기 에너지저장장치에 대한 충전 전력량의 합을 미리 설정된 기준 값 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 건물에너지관리장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전력 사용량 제한 시간대는 상기 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 초과하는 시간대이고, 상기 전력 사용량 비제한 시간대는 상기 건물의 전력 사용량이 미리 설정된 기준 값을 미달하는 시간대인 것을 특징으로 하는 건물에너지관리장치.
  12. 삭제
  13. 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서,
    에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하는 단계;
    상기 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계;
    상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치로부터 초과 전력 사용량을 충당하는 단계; 및
    상기 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 단계
    를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 건물의 전력 사용량을 제어하는 건물에너지관리장치에 있어서,
    에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 획득하고, 상기 에너지효율등급에 따른 예측 전력 사용량 정보를 이용하여 상기 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 전력 사용량 예측부;
    상기 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 에너지저장장치로부터 초과 전력 사용량을 충당하는 전력 사용량 제어부; 및
    상기 시간별 예측 전력 사용량을 미달하는 상기 건물의 전력 사용에 대하여 미달 전력 사용량의 범위 내에서 상기 에너지저장장치를 충전하는 에너지 저장 제어부
    를 포함하는 건물에너지관리장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
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