KR101591709B1 - 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101591709B1
KR101591709B1 KR1020130113303A KR20130113303A KR101591709B1 KR 101591709 B1 KR101591709 B1 KR 101591709B1 KR 1020130113303 A KR1020130113303 A KR 1020130113303A KR 20130113303 A KR20130113303 A KR 20130113303A KR 101591709 B1 KR101591709 B1 KR 101591709B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control
target device
command
control target
amount
Prior art date
Application number
KR1020130113303A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150033373A (ko
Inventor
성윤동
송유진
이재용
임용훈
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020130113303A priority Critical patent/KR101591709B1/ko
Publication of KR20150033373A publication Critical patent/KR20150033373A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101591709B1 publication Critical patent/KR101591709B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 전력을 포함하는 복수의 에너지원 중 적어도 하나의 에너지원을 선택적으로 이용하여 작동되는 제어 대상 기기 및 수요 반응(demand response) 명령을 수신하고, 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 제어 대상 기기로 송신하는 제어 장치를 포함하는 수요 반응 제어 시스템을 제공한다.

Description

수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치{CONTROL SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR DEMAND RESPONSE}
본 발명은 수요 반응 제어에 관한 것이다.
수요 반응(Demand Response)은 소비자들이 기존의 수동적인 전력 사용 시스템에서 능동적 전력 시장의 참여자로써 자신의 에너지 사용량을 컨트롤 하는 역할을 수행하는 것으로, 전기 소비자가 전기소비 절감에 따른 인센티브 또는 시간대별 전기요금제도 등의 유인동기에 반응하여 자신의 평상시 전기사용 소비패턴을 변경하는 것을 의미한다.
수요 반응 제어란 서버(예를 들어, 스마트 그리드 관리 서버 혹은 계통 관리 서버)로부터 수요 반응에 대한 명령을 받고 이러한 명령에 포함된 전력 소비 변화 요구량에 맞추어 관리하고 있는 부하의 전력 소비량을 제어하는 것을 의미한다. 가장 일반적으로 알려진 수요 반응 제어로는 부하 차단 제어가 있다. 계통에서의 수급 불균형이 발생할 경우, 계통 관리 서버는 전력 소비를 감축하라는 명령을 수요 반응 제어 장치들로 전달하고, 이러한 명령에 따라 수요 반응 제어 장치들은 관리하고 있는 부하들로의 전력을 차단하는 것이다.
그런데, 이러한 부하 차단 제어는 전력을 소비하는 사용자들에게 불편을 초래함과 더불어 연속적 동작으로서 지속적으로 전력을 소비해야하는 전자기기들에 치명적인 손상을 입힐 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 수요 반응 제어에 따라 전력 소비를 감축하면서도 기기들이 정상 작동하도록 하는 제어 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 전력을 포함하는 복수의 에너지원 중 적어도 하나의 에너지원을 선택적으로 이용하여 작동되는 제어 대상 기기 및 수요 반응(demand response) 명령을 수신하고, 상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 제어 장치를 포함하는 수요 반응 제어 시스템을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 제어 장치가 수요 반응을 제어하는 방법에 있어서, 수요 반응(demand response) 명령을 수신하는 수요 반응 명령 수신 단계 및 전력을 포함하는 복수의 에너지원 중 적어도 하나의 에너지원을 선택적으로 이용하여 작동되는 제어 대상 기기에 대하여, 상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 제어 명령 송신 단계를 포함하는 수요 반응 제어 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 수요 반응(demand response) 명령을 수신하는 수신부, 전력을 포함하는 복수의 에너지원 중 적어도 하나의 에너지원을 선택적으로 이용하여 작동되는 제어 대상 기기에 대하여, 상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 생성하는 제어부 및 상기 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 송신부를 포함하는 수요 반응 제어 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수요 반응 제어에 따라 전력 소비를 감축하면서도 기기들이 정상 작동하는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 시스템 및 주변 장치의 연결도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 제어 대상 기기의 일 예시 구성도이다.
도 4는 제어 대상 기기의 다른 예시 구성도이다.
도 5는 제어 메시지의 흐름에 관한 일 예시도이다.
도 6은 제어 메시지의 흐름에 관한 다른 예시도이다.
도 7은 제어 메시지의 흐름에 관한 또 다른 예시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 장치의 제어 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 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 시스템 및 주변 장치의 연결도이다.
도 1을 참조하면, 수요 반응 제어 시스템(이하 '제어 시스템', 100)은 제어 장치(110) 및 제어 대상 기기(120) 등을 포함할 수 있다.
제어 시스템(100)은 계통(150)과 연결되어 있으면서, 계통(150)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(150)으로부터 공급된 전력은 제어 장치(110)를 통해 제어 대상 기기(120)로 전달된다. 물론 본 발명이 이러한 전력 전달 경로로 제한되는 것은 아니며 계통(150)으로부터 공급되는 전력은 제어 대상 기기(120)로 바로 전달될 수도 있다.
제어 장치(110)가 계통(150)으로부터 전력을 공급받아 제어 대상 기기(120)로 전달하는 경우, 제어 장치(110)는 계량기(meter)로서의 기능을 더 포함하고 있을 수 있다. 제어 장치(110)는 계량기 기능을 더 포함하고 있으면서 제어 대상 기기(120)로 공급되거나 유출되는 전력량을 계측할 수 있다.
제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)로 전달되는 전력을 차단하는 스위치를 더 포함하고 있거나 제어 대상 기기(120)로 전달되는 전력량을 제한하는 전력 제한기를 더 포함할 수 있다. 이러한 스위치 혹은 전력 제한기를 통해 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)로 전달되는 전력량을 강제로 조절할 수 있다.
제어 장치(110)는 계통 관리 서버(130)와 통신을 통해 정보를 주고 받을 수 있다. 통신은 유선 통신으로 이루어질 수 있으며, 또한 무선 통신으로 이루어질 수 있다. 유선 통신의 경우, 전력선을 통해 정보를 주고 받을 수 있는 전력선 통신 방식이 이용될 수도 있다.
제어 장치(110)는 계통 관리 서버(130)와의 통신을 통해 다양한 정보를 주고 받을 수 있다. 제어 장치(110)는 제어 장치(110)가 관리하고 있는 제어 대상 기기들의 상태 및 그와 관련한 정보들을 계통 관리 서버(130)로 전송할 수 있다. 계통 관리 서버(130)는 이러한 정보를 이용하여 제어 장치(110)의 상태를 파악하고 제어 장치(110)가 수요 반응에 대하여 반응할 수 있는 전력량의 범위를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(110)가 이미 최소한의 전력량만을 사용하고 있는 것을 제어 장치(110)가 전송하는 정보를 통해 파악하는 경우, 계통 관리 서버(130)는 다른 제어 장치(110)를 통해 수요 반응 계획을 수립할 수 있다.
계통 관리 서버(130)는 수요 반응을 위한 명령을 제어 장치(110)로 전송할 수 있을 뿐만 아니라 계통 및 그 주변 상황과 관련한 다양한 정보를 제어 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 계통 관리 서버(130)는 계통에서 거래되고 있는 전력의 단가와 관련한 정보를 제어 장치(110)로 전송할 수 있다. 제어 장치(110)는 이러한 전력 단가 정보를 활용하여 전력의 단가가 낮은 시간대에서 전력 소비를 증가시키고 전력 단가가 높은 시간대에서 전력 소비를 감소시키는 제어를 수행할 수 있다. 계통 관리 서버(130)는 기상과 관련한 정보를 기상 서버(미도시)로부터 획득하여 제어 장치(110)로 전달할 수 있다. 제어 장치(110)는 이러한 기상 정보를 통해 전력 소비가 증가할 가능성 있는지 파악하고 이러한 전력 소비 증가에 대비하여 배터리와 같은 전력 저장 장치에 전력을 저장할 수도 있다.
제어 대상 기기(120)는 계통(150)으로부터 전력을 공급받아 작동할 수 있지만 다른 에너지원(160)으로부터 다른 에너지를 공급받아 작동할 수도 있다. 이렇게 전력 뿐만 아니라 전력 이외의 다른 에너지원을 통해 작동할 수 있는 형태의 기기를 하이브리드형 전자기기로 부를 수도 있으나 본 실시예에서의 제어 대상 기기(120)가 이러한 명칭으로 제한되는 것은 아니다.
다른 에너지원(160)은 가스, 온수, 냉수, 석유, 태양열, 태양광, 지열 등일 수 있다. 구체적으로, 다른 에너지원(160)은 지역 난방수 혹은 지역 냉방수일 수 있다. 그리고, 제어 대상 기기(120)는 이러한 지역 난방수 혹은 지역 냉방수를 온수 혹은 냉수로 이용하는 기기일 수 있다.
제어 대상 기기(120)와 다른 에너지원(160) 사이에서는 다른 에너지원 제어 장치(140)가 있을 수 있다. 이러한 다른 에너지원 제어 장치(140)는 다른 에너지원(160)으로부터의 다른 에너지가 제어 대상 기기(120)로 전달되는 것을 제어할 수 있다. 예를 들어, 다른 에너지원 제어 장치(140)는 지역 난방수 혹은 지역 냉방수를 통제하는 열량계일 수 있다. 이러한 열량계는 다른 에너지원(160)으로서의 지역 난방수 혹은 지역 냉방수가 제어 대상 기기(120)로 전달되는 양을 조절할 수 있고, 또한 제어 대상 기기(120)로 전달되는 양을 계측할 수 있다.
다른 에너지원 제어 장치(140)는 제어 장치(110)와 정보를 주고 받을 수 있다. 제어 장치(110)는 다른 에너지원 제어 장치(140)와 공동으로 혹은 선택적으로 제어 대상 기기(120)로 에너지를 공급할 수 있는데, 이때, 제어 장치(110)와 다른 에너지원 제어 장치(140)는 서로 정보를 주고 받으면서 제어 대상 기기(120)로 각자가 공급하는 에너지의 양을 조절할 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 제어 장치(110)는 수신부(210), 제어부(220), 송신부(230) 등을 포함할 수 있다.
수신부(210)는 제어 장치(110)가 수요 반응 제어를 수행함에 있어서 필요한 제반 정보를 수신한다. 구체적으로 수신부(210)는 계통 관리 서버(130)로부터 수요 반응(demand response) 명령을 수신할 수 있다. 이러한 수요 반응 명령은 제어부(220)로 전달된다.
수신부(210)는 또한, 제어 대상 기기(120)로부터 제어 대상 기기(120)에 관한 각종 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신부(210)는 제어 대상 기기(120)가 사용하고 있는 전력량 정보를 수신할 수 있다. 제어 장치(110)가 제어 대상 기기(120)로 전달되는 전력량을 개별적으로 계측하지 않는 경우, 제어 장치(110)는 수신부(210)가 제어 대상 기기(120)로부터 수신하는 이러한 정보를 통해 제어 대상 기기(120)의 전력 소비량을 파악할 수 있게 된다.
또 다른 예로서, 수신부(210)는 제어 대상 기기(120)로부터 현재 사용하고 있는 전력량 중 다른 에너지원으로 대체할 수 있는 전력량 정보를 수신할 수 있다. 제어 대상 기기(120)는 전력과 다른 에너지원을 하이브리드식으로 병용하여 사용할 수 있는 기기로서 필요에 따라 일부 전력 소비를 감축하고 이를 다른 에너지원으로 대체할 수 있지만 경우에 따라서는 일정 한도 이내의 전력 소비량만 다른 에너지원으로 대체될 수도 있다. 이러한 경우, 제어 장치(110)는 수신부(210)로부터 획득되는 제어 대상 기기(120)의 다른 에너지로의 대체 가능한 전력량 정보를 파악하고 이를 바탕으로 제어 대상 기기(120)에 대한 제어 명령을 생성할 수도 있다.
제어 장치(110)는 또한, 다른 에너지원 제어 장치(140)와도 통신할 수 있는 바 수신부(210)는 이러한 다른 에너지원 제어 장치(140)로부터도 정보를 수신할 수 있다.
제어부(220)는 제어 장치(110)가 수요 반응 제어를 수행함에 있어서 필요한 제반 제어를 수행한다. 구체적으로 제어부(220)는 수신된 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 생성할 수 있다.
제어부(220)가 생성하는 제어 명령은 전력 소비 감축량 정보를 포함할 수 있다. 제어부(220)는 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)의 전력 소비 감축량을 결정하고, 이렇게 결정된 전력 소비 감축량을 포함하는 제어 명령을 생성할 수 있다. 제어 대상 기기(120)는 이러한 전력 소비 감축량을 달성하기 위해 현재 사용하고 있는 전력량을 감축하고 해당되는 전력량 만큼의 에너지를 다른 에너지원(160)으로부터 충당하게 된다.
이때, 전술한 바와 같이 수신부(210)는 제어 대상 기기(120)로부터 제어 대상 기기(120)가 사용하고 있는 전력량 정보 및 다른 에너지원으로 대체할 수 있는 전력량 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 제어 가능 전력량 정보를 수신할 수 있고, 제어부(220)는 이러한 제어 가능 전력량 정보를 이용하여 제어 명령을 생성할 수 있다. 예를 들어, 수신부(210)가 제어 대상 기기(120)로부터 다른 에너지원으로 대체할 수 있는 전력이 300W라는 정보를 수신하면 제어부(220)는 제어 명령에 포함시킬 전력 소비 감축량을 300W로 결정할 수 있다.
제어부(220)가 생성하는 제어 명령은 전력 소비 제한량을 포함할 수 있다. 제어부(220)는 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)의 전력 소비 제한량을 결정하고, 이렇게 결정된 전력 소비 제한량을 포함하는 제어 명령을 생성할 수 있다. 또한, 제어부(220)는 전력 제한기(미도시)를 더 포함하고 있으면서 이러한 전력 제한기를 통해 제어 대상 기기(120)로의 송전량을 이러한 전력 소비 제한량으로 제한할 수도 있다.
여기서 전력 제한기는 전류 제어기 혹은 전력 제어기일 수 있고, 이러한 전류 제어기 혹은 전력 제어기는 PWM(pulse width modulation) 방식이거나 리니어 레귤레이터(linear regulator) 방식일 수도 있다.
송신부(230)는 제어 장치(110)가 수요 반응 제어를 수행함에 있어서 필요한 제반 정보를 송신한다. 구체적으로 송신부(230)는 제어부(220)가 생성한 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 전송한다.
또한, 송신부(230)는 제어 장치(110)가 계통 관리 서버(130)와 정보를 주고 받는데 있어서 정보 송신 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 송신부(230)는 제어 장치(110)가 다른 에너지원 제어 장치(140)와 정보를 송수신함에 있어서 정보 송신 기능을 수행할 수 있다. 또한, 송신부(230)는 제어 대상 기기(120)로 제어 명령을 송신할 뿐만 아니라 필요에 따라 다른 정보도 제어 대상 기기(120)로 송신할 수 있다.
도 3은 제어 대상 기기의 일 예시 구성도이다.
도 3은 제어 대상 기기(120)가 식기 세척기인 경우의 일 예시 구성도이다. 도 3을 참조하면, 제어 대상 기기(120)는 가열부(310), 온수 저장부(320), 온수 살균부(330), 온수 세척부(340) 등을 포함할 수 있다.
가열부(310)는 전력과 가스를 이용하여 상온수를 가열하는 장치이다. 가열부(310)는 이를 위해 전열 장치와 가스 버너를 모두 구비할 수 있다.
가열부(310)를 통해 가열된 온수는 온수 저장부(320)로 전달된다. 이때, 온수 저장부(320)로는 가열부(310)를 거치지 않은 지역 난방수가 직접 공급될 수도 있다. 또한, 이러한 지역 난방수는 가열부(310)를 다시 거쳐 온수 저장부(320)로 전달될 수도 있다. 지역 난방수는 통상적으로 섭씨 60도 정도의 온도를 유지할 수 있는데, 이러한 온도의 온수는 온수 세척에 사용될 수 있으나 온수 살균에는 부적합할 수 있다. 따라서, 필요에 따라 온수 세척이 수행되는 경우 지역 난방수가 직접적으로 온수 저장부(320)로 전달될 수 있고, 온수 살균이 수행되는 경우 지역 난방수는 다시 가열부(310)를 거쳐 온수 저장부(320)로 전달될 수도 있다.
온수 살균부(330)는 고온의 온수를 이용하여 식기 등을 살균처리한다. 여기서, 고온은 섭씨 90도 이상의 온도일 수 있다. 그리고 온수 세척부(340)는 섭씨 60도 정도의 온수를 이용하여 식기 등을 세척한다.
도 3에 예시된 것과 같이 제어 대상 기기(120)가 물을 고온의 설정 온도로 가열한 후 가열된 물을 식기를 세척하는데 이용하는 식기 세척기인 경우에 대해 살펴 본다. 이때, 제어 장치(110)는 식기 세척기가 지역 난방수(다른 예로서, 중앙 난방수)를 설정 온도로 가열하는데 필요한 전력량을, 식기 세척기가 상온수를 설정 온도로 가열하는데 걸리는 시간으로 나눈 값을 전력 소비 제한량으로 결정할 수 있다. 그리고 이러한 전력 소비 제한량을 포함하는 제어 명령을 식기 세척기로 송신할 수 있다.
[수학식 1]
Q = m x c x dT
물을 가열하는데 필요한 열량(Q)은 질량(m), 비열(c) 및 온도 변화량(dT)의 곱으로 계산될 수 있다. 이때, 상온(섭씨 20도)에서 섭씨 100도의 물을 만들기 위해서는 온도 변화량으로 80도가 필요하다. 이에 비해, 지역 난방수(섭씨 60도)에서 섭씨 100도의 물을 만들기 위해서는 온도 변화량으로 40도만 필요하게 된다. 결국, 상온수로 설정 온도인 100도의 물을 만드는 것에 필요한 열량이 1Q일 경우, 지역 난방수로 설정 온도인 100도의 물을 만드는 것은 그 절반인 0.5Q만 필요하게 된다.
제어 장치(110)는 수요 반응 명령에 따라 전력 소비량을 감축하면서도 사용자에게는 불편이 초래되지 않도록 식기 세척기를 제어한다. 제어 장치(110)는 식기 세척기가 전력만을 이용하여 상온수를 설정 온도로 가열하는데 들어가는 시간과 동일한 시간에서 지역 난방수를 이용하여 설정 온도에 해당되는 물을 만든다. 이때, 앞서 살펴본 바와 같이 지역 난방수를 이용할 경우, 설정 온도까지 물을 가열하는데 필요한 열량이 작기 때문에 동일한 시간에 대하여 더 작은 전력만 투여하면 된다. 결국, 상온수를 사용했을 때에 비해 지역 난방수를 사용하면서 일정량의 전력 소비를 감축할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 제어 대상 기기의 다른 예시 구성도이다.
도 4의 (a)는 제어 대상 기기(120)가 하이브리드형 냉장고인 경우의 일 예시 구성도이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 제어 대상 기기(120)는 전기 냉각부(410) 및 가스 냉각부(420)를 포함하고 있다. 제어 대상 기기(120)인 냉장고는 전력과 가스를 선택적으로 이용하여 냉각열을 생산할 수 있는데, 전력을 이용하여 전기 냉각부(410)에서 냉각열을 생산할 수 있고, 또한, 가스의 연소열을 이용하여 가스 냉각부(420)에서 냉각열을 생산할 수 있다.
도 4의 (b)는 가스 냉각부(420)의 상세 구성 예시도이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 먼저, 가스 냉각부(420)에서 가스 버너가 발생기(①) 안의 진한 암모니아 용액을 가열하면 암모니아가스와 물방울이 함께 기포펌프에 의해 상승관을 교대로 올라간다. 분리기(②)에 올라오면 무거운 물방울은 흡수기(⑥)로 떨어지고, 암모니아 가스만 응축기(③)로 올라간다. 응축기(③)에서는 주위의 공기에 의해 내부를 지나가는 암모니아 가스가 냉각되어 액체로 변화하여 기화기(④)로 흘러게 된다. 그리고, 기화기(④)에는 처음부터 다른 계통에서 들어온 수소가스가 있으며 그곳에 들어온 암모니아 용액은 수소가스와 접촉하여 급격히 증발하여 혼합가스가 되며 그때 주위에서 증발열로서 많은 열을 빼앗아 냉장고의 온도가 내려가게 된다. 흡수기(⑥)로 떨어진 물방울과 암모니아 가스는 다시 수액조(⑤)를 통해 발생기(①)로 이동하여 처음의 순환을 반복하게 된다.
하이브리드형 냉장고는 가스 냉각부(420)로도 냉각열을 생산할 수 있다. 따라서 하이브리드형 냉장고는 전력이 전혀 없는 상태에서도 일정한 냉각열을 생산하게 된다. 이에 따라, 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)에 대해 전력 소비 제한량을 0W로 결정하고 제어 대상 기기(120)에 대한 송전을 완전히 차단할 수도 있다.
일 실시예에 따른 제어 시스템(100)에서는 장치들 간에 제어 메시지들이 송수신되면서 수요 반응 제어가 이루어지게 된다. 이러한 장치들 간의 제어 메시지의 흐름에 대해 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 제어 메시지의 흐름에 관한 일 예시도이다.
도 5를 참조하면, 계통 관리 서버(130)는 계통(150)의 상태에 따라 제어 장치(110)로 수요 반응 명령을 전송하게 된다(S510).
수요 반응 명령을 수신한 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)에 대하여 제어 가능 전력량 정보를 요구할 수 있다(S520). 여기서 제어 가능 전력량 정보에는 제어 대상 기기(120)가 현재 사용하고 있는 전력 소비량 정보가 포함되어 있을 수 있고, 또는 제어 대상 기기(120)가 전력 소비를 감축하고 다른 에너지원으로 대체할 수 있는 전력량의 정보가 포함되어 있을 수 있다. 그리고, 제어 가능 전력량 정보에 대한 요구 메시지가 수신되면, 제어 대상 기기(120)는 전술한 정보들을 포함하는 제어 가능 전력량 정보를 응답하게 된다(S530).
제어 가능 전력량 정보를 수신한 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)에 적용할 전력 소비 감축량을 결정하고, 이러한 전력 소비 감축량을 포함하는 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 전송하게 된다(S540).
그리고, 최종적으로 제어 대상 기기(120)가 제어 명령에 포함된 전력 소비 감축량만큼을 감축하고 이에 해당되는 에너지를 다른 에너지원으로 대체함으로써 수요 반응 제어가 마무리되게 된다.
도 6은 제어 메시지의 흐름에 관한 다른 예시도이다.
도 6을 참조하면, 제어 장치(110)는 먼저, 제어 대상 기기(120)로부터 제어 대상 기기 정보를 전송 받을 수 있다(S610). 여기서 제어 대상 기기 정보에는 제어 대상 기기(120)가 작동할 수 있는 최소한의 전력량 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어 대상 기기(120)가 하이브리드형 냉장고인 경우, 제어 대상 기기(120)는 가스 냉각부(420)를 기동시키고 가스 버너를 점화할 수 있는 최소한의 전력량에 대한 정보를 가지고 있으면서 이러한 정보를 제어 장치(110)로 전송할 수 있다. 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)로부터 수신되는 이러한 정보에 따라 제어 대상 기기(120)의 최소 작동 전력량을 파악할 수 있게 된다.
이렇게 제어 장치(110)가 제어 대상 기기(120)의 최소 작동 전력량을 파악하고 있는 상황에서, 계통 관리 서버(130)로부터 수요 반응 명령을 수신할 수 있다(S620). 물론, 그 반대의 순서에 따라, 제어 장치(110)가 수요 반응 명령을 먼저 수신하고 그 다음 순서에서 제어 대상 기기(120)로부터 제어 대상 기기 정보를 수신할 수도 있다.
제어 장치(110)는 수요 반응 명령에 따라 수요 반응 제어를 실시하기 위해 제어 대상 기기(120)의 최소 작동 전력량을 파악하고 이보다 큰 전력량 값을 가지는 전력 소비 제한량을 결정하게 된다. 그리고, 제어 장치(110)는 이러한 전력 소비 제한량을 포함하는 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 송전하게 된다(S630). 제어 장치(110)는 더불어 제어 대상 기기(120)로의 전력 송전을 전술한 전력 소비 제한량으로 제한할 수 있다(S640).
최종적으로 제어 대상 기기(120)는 전력 소비 제한량이하로 전력을 소비하고 모자라는 전력량에 대하여는 다른 에너지원으로 대체하여 사용할 수 있다.
도 7은 제어 메시지의 흐름에 관한 또 다른 예시도이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 계통 관리 서버(130)는 계통(150)의 상태에 따라 제어 장치(110)로 수요 반응 명령을 전송하게 된다(S710).
수요 반응 명령을 수신한 제어 장치(110)는 제어 대상 기기(120)로 다른 에너지를 공급하는 다른 에너지원 제어 장치(140)로 에너지 분담 제어 명령을 전송한다(S720). 에너지 분담 제어 명령을 수요 반응 명령에 포함된 전력 소비 감축량을 달성하기 위해 필요한 다른 에너지원의 공급량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다른 에너지원 제어 장치(140)는 수신한 에너지 분담 제어 명령에 따라 제어 대상 기기(120)로 분담 에너지를 전송하게 되고(S730), 제어 장치(110)는 분담 에너지를 제외한 나머지 에너지에 해당되는 감축된 전력을 제어 대상 기기(120)로 전송하게 된다(S740).
도 8은 일 실시예에 따른 수요 반응 제어 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 제어 장치(110)는 수요 반응(demand response) 명령을 수신하는 수요 반응 명령 수신 단계(S810) 및 전력을 포함하는 복수의 에너지원 중 적어도 하나의 에너지원을 선택적으로 이용하여 작동되는 제어 대상 기기(120)에 대하여, 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)에서 사용되고 있는 일부 혹은 전부의 전력이 다른 에너지원으로 대체되도록 하는 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 송신하는 제어 명령 송신 단계(S820)를 포함할 수 있다.
이외에도 제어 장치(110)는 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한 실시예들을 방법적으로 더 포함할 수 있다.
일 예로서, 제어 장치(110)는 제어 명령 송신 단계(S820)에서, 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)의 전력 소비 감축량을 결정하고, 전력 소비 감축량을 포함하는 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 송신할 수 있다. 또한, 제어 장치(110)는 제어 명령 송신 단계(S820)에서, 수요 반응 명령에 기초하여 제어 대상 기기(120)의 전력 소비 제한량을 결정하고, 전력 소비 제한량을 포함하는 제어 명령을 제어 대상 기기(120)로 송신하며, 제어 대상 기기(120)로의 송전을 전력 소비 제한량으로 제한할 수 있다.
또한, 제어 장치(110)는 제어 명령 송신 단계(S820) 이전에, 제어 대상 기기(120)로부터 제어 대상 기기(120)가 사용하고 있는 전력량 정보 및 다른 에너지원으로 대체할 수 있는 전력량 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 제어 가능 전력량 정보를 수신하는 제어 가능 전력량 정보 수신 단계(미도시)를 더 포함하고, 제어 명령 송신 단계((S820)에서, 제어 가능 전력량 정보를 이용하여 제어 명령을 송신할 수 있다.
또 다른 예로서, 제어 장치(110)는 제어 명령 송신 단계(S820)에서, 제어 대상 기기(120)의 전력을 대체하는 다른 에너지원을 제어하는 장치(140)로 다른 제어 명령을 송신하여 제어 대상 기기(120)에 대한 다른 에너지원의 공급이 제어되도록 할 수 있다.
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 (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 전력을 이용하여 가열된 온수 및 지역 난방수로부터 공급된 온수를 이용하는 제어 대상 기기;
    수요 반응(demand response) 명령을 수신하고, 상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기가 상기 지역 난방수를 사용하거나 상기 지역 난방수의 공급량을 조절하고 상기 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 전력량을 감축하는 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 제어 장치
    를 포함하는 수요 반응 제어 시스템.
  9. 제어 장치가 수요 반응을 제어하는 방법에 있어서,
    수요 반응(demand response) 명령을 수신하는 수요 반응 명령 수신 단계; 및
    전력을 이용하여 가열된 온수 및 지역 난방수로부터 공급된 온수를 이용하는 제어 대상 기기에 대하여, 상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기가 상기 지역 난방수를 사용하거나 상기 지역 난방수의 공급량을 조절하고 상기 제어 대상 기기에서 사용되고 있는 전력량을 감축하는 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 제어 명령 송신 단계
    를 포함하는 수요 반응 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 명령 송신 단계에서,
    상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기의 전력 소비 감축량을 결정하고, 상기 전력 소비 감축량을 포함하는 상기 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하는 것을 특징으로 하는 수요 반응 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어 명령 송신 단계에서,
    상기 수요 반응 명령에 기초하여 상기 제어 대상 기기의 전력 소비 제한량을 결정하고, 상기 전력 소비 제한량을 포함하는 상기 제어 명령을 상기 제어 대상 기기로 송신하며, 상기 제어 대상 기기로의 송전을 상기 전력 소비 제한량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 수요 반응 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어 대상 기기는,
    물을 고온의 설정 온도로 가열한 후 상기 물을 식기를 세척하는데 이용하는 식기 세척기이고,
    상기 제어 명령 송신 단계에서, 상기 제어 장치는,
    상기 식기 세척기가 지역 난방수를 상기 설정 온도로 가열하는데 필요한 전력량을, 상기 식기 세척기가 상온수를 상기 설정 온도로 가열하는데 걸리는 시간으로 나눈 값을 전력 소비 제한량으로 결정하고 상기 전력 소비 제한량을 포함하는 상기 제어 명령을 상기 식기 세척기로 송신하는 것을 특징으로 하는 수요 반응 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
KR1020130113303A 2013-09-24 2013-09-24 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치 KR101591709B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130113303A KR101591709B1 (ko) 2013-09-24 2013-09-24 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130113303A KR101591709B1 (ko) 2013-09-24 2013-09-24 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150033373A KR20150033373A (ko) 2015-04-01
KR101591709B1 true KR101591709B1 (ko) 2016-02-04

Family

ID=53030733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130113303A KR101591709B1 (ko) 2013-09-24 2013-09-24 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101591709B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110766241B (zh) * 2019-11-27 2022-05-03 广西电网有限责任公司 需求响应控制方法、装置、设备和存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007987A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010007987A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150033373A (ko) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9261284B2 (en) Operation planning method, and heat pump hot water supply and heating system operation method
US8972073B2 (en) Operation planning method, operation planning device, heat pump hot water supply system operation method, and heat pump hot water supply and heating system operation method
US8938311B2 (en) Methods of remotely managing water heating units in a water heater
CA2885694C (en) Methods and systems for remotely managing water heating units in a water heater to address grid imbalances and related water heaters and circuits
US9031706B2 (en) Air conditioner and method for controlling the same
US8791592B2 (en) Air conditioner and method for controlling the same
CN107005061B (zh) 电力管理系统
US9927131B2 (en) Electric water heater systems for power grids with distributed generation
EP2903216B1 (en) Management system, management method, and device
US20170241650A1 (en) Method and apparatus for combined heat and power generation
Kang et al. Implementation of smart loading monitoring and control system with ZigBee wireless network
WO2015010006A1 (en) Methods and systems for remotely managing water heating units in a water heater to address grid imbalances and related water heaters and circuits
KR101591709B1 (ko) 수요 반응 제어 시스템, 방법 및 장치
ES2738122T3 (es) Dispositivo de refrigeración y/o de congelación
CN106338213A (zh) 一种蓄热电站及其供热与发电方法
WO2019130854A1 (ja) 電力供給調停装置、電力供給装置、電力消費装置、電力供給遠隔制御装置、電力供給調停方法および電力システム
CN202696509U (zh) 一种太阳能电热联供系统
US20130322858A1 (en) Power generation system
KR101677767B1 (ko) 네트워크 시스템
CN116800195A (zh) 一种光伏发电制热水控制系统及控制方法
JP2014063442A (ja) コージェネレーション装置
CN113263951A (zh) 一种电池控制方法和相关装置
Javaid et al. The power flow coloring: Giving a unique ID to a power flow from a specific power source to a specific power load
CN103595347A (zh) 一种太阳能电热联供系统
JP2011217528A (ja) 遠隔監視システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 4