KR101984264B1 - 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템은, 수용가의 상하수시설을 운용하기 위한 하나 이상의 부하를 모니터링하고 제어하는 하나 이상의 에너지 관리기; 상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신하여, 상기 부하의 소비 전력에 대한 정보를 저장하는 에너지 관리 시스템 서버; 및 상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신이 이루어지고, 외부에서 요청된 수요감축에 대한 정보를 상기 에너지 관리기에 전송하는 수요반응 서버를 포함하고, 상기 수요반응 서버는 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축을 수행할 수 있는 정보를 산정하고, 해당 에너지 관리기에 수요감축 정보를 전송하며, 상기 정보의 산정은 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축할 수 있는 감축량 및 수요감축 수행 시간 중 어느 하나 이상에 대한 정보를 이용하여 산정할 수 있다. 본 발명에 의하면, 수요반응(DR) 서버로부터 수요반응에 따른 에너지 이용의 감축 요청이 있을 때, 각 수용가에 배치된 부하의 특성에 따라 감축을 제어할 수 있어, 가정에서 이용되는 에너지를 효율적으로 최적화할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용가에 설치된 상하수시설에서 소비되는 에너지를 최적화할 수 있는 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
상수도 시설에서 수돗물을 생산하기 위하여 취수, 정수, 송수 과정에서 많은 에너지를 소비한다.
이때의 상수도 시설에서 발생되는 전력 요금은 수돗물 생산원가의 약 10%를 차지하며, 상수도 시설의 전력 요금의 지속적인 상승은 수돗물 원가 상승의 주된 요인으로 작용한다.
기존의 상수도 시설은 양질의 수돗물 생산을 위한 시설 확대와 수질 개선에는 집중해 온 반면, 효율 제고를 통한 에너지 절감 및 온실가스 감축 노력은 부족한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수요반응 시스템을 통해 수용가의 상하수도시설에서 소비되는 전력을 최적화할 수 있는 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템은, 수용가의 상하수시설을 운용하기 위한 하나 이상의 부하를 모니터링하고 제어하는 하나 이상의 에너지 관리기; 상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신하여, 상기 부하의 소비 전력에 대한 정보를 저장하는 에너지 관리 시스템 서버; 및 상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신이 이루어지고, 외부에서 요청된 수요감축에 대한 정보를 상기 에너지 관리기에 전송하는 수요반응 서버를 포함하고, 상기 수요반응 서버는 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축을 수행할 수 있는 정보를 산정하고, 해당 에너지 관리기에 수요감축 정보를 전송하며, 상기 정보의 산정은 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축할 수 있는 감축량 및 수요감축 수행 시간 중 어느 하나 이상에 대한 정보를 이용하여 산정할 수 있다.
그리고 상기 에너지 관리기는 상기 하나 이상의 부하에서 수요감축이 수행될 수 있는 부하를 선별하고, 상기 하나 이상의 부하에서 수요감축할 수 있는 감축량 및 수요감축 수행 시간 중 어느 하나 이상에 대한 정보를 가질 수 있다.
상기 에너지 관리기는 상기 수요반응 서버에 의하여 예측된 수용가의 음용수 수요량 예측 정보에 의하여 상기 상하수시설의 전력수요감축이나 공급동작을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템은, 전력사용에 대한 수요감축 요청이 수요반응 서버에 수신되는 단계; 수요반응 서버에서 상하수시설에 배치된 하나 이상의 부하를 모니터링하고 제어하는 에너지 관리기를 통해 수행되는 수요감축 정보를 산정하는 단계; 상기 수요반응 서버에서 산정된 수요감축 수행 정보가 상기 에너지 관리기로 전송되는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 하나 이상의 부하에 대한 자원 분석이 이루어지는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 하나 이상의 부하에 대한 자원 분석 결과에 따라 수요감축이 수행되는 부하에 수요감축 명령을 전송하는 단계; 및 상기 수요감축 명령이 수신된 부하에서 수요감축이 수행되는 단계를 포함하여 동작하고, 상기 부하에서 수요감축의 수행이 완료되면, 상기 에너지 관리기로 수행결과를 전송하는 단계; 상기 에너지 관리기에서 수신된 수행결과를 이용하여 상기 수요감축이 수행된 부하에 대한 분석이 이루어지고, 분석된 결과를 바탕으로 리포트를 생성하는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 생성된 리포트를 상기 수요반응 서버로 전송하는 단계; 및 상기 수요반응 서버에서, 수신된 리포트를 분석하여, 상기 에너지 관리기에 대한 정보를 재설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 수요감축 정보 산정단계는, 상기 에너지 관리기에서 상기 수요반응 서버로 전송된 리포트의 분석을 통해 재설정된 정보를 바탕으로 수요감축 정보를 산정하고, 상기 부하의 자원 분석 단계는, 상기 부하에서 상기 에너지 관리기로 전송된 수요감축 수행결과의 분석을 바탕으로 부하의 자원 분석이 이루어지며, 상기 에너지 관리기는 상기 하나 이상의 부하의 온/오프 상태, 시간에 따른 전력소비 변화량, 항시 동작 여부 중 어느 하나를 포함하는 동작 특성을 바탕으로 분류하여 부하의 자원을 분석할 수 있다.
본 발명에 의하면, 수요반응(DR) 서버로부터 수요반응에 따른 에너지 이용의 감축 요청이 있을 때, 각 가정에 배치된 상하수시설의 부하의 특성에 따라 감축을 제어할 수 있어, 가정에서 이용되는 에너지를 효율적으로 최적화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 가정에서 부하의 감축명령에 따라 에너지 감축되는 패턴 등을 파악하여, 각 부하 별 또는 각 가정에 따라 감축할 수 있는 에너지의 범위가 설정되므로, 각 가정에서 수행되는 감축명령이 효과적으로 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 부하에 대한 분류를 머신러닝에 의해 재설정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 수요감축 수행 여부를 판단하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 수요감축 수행의 부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 새로운 전기 소비에 대한 요청에 따라 수요감축 수행의 부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 부하에 대한 분류를 머신러닝에 의해 재설정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 수요감축 수행 여부를 판단하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 수요감축 수행의 부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 새로운 전기 소비에 대한 요청에 따라 수요감축 수행의 부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템(100)은, 에너지 관리기(110), 부하(120), 사용자 단말기(130), 에너지 관리 시스템 서버(140), 수요반응 서버(150) 및 KPX 서버(160)를 포함할 수 있다.
에너지 관리기(110)는 물을 공급받는 각 수용가에 배치될 수 있다. 그리고 에너지 관리기(110)는 상하수시설을 운용하기 위한 부하(120)에서 사용되는 전력을 모니터링할 수 있으며, 각 부하(120)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 에너지 관리기(110)는 부하(120)에서 사용하는 전력의 사용량, 전력 사용 시간, 전력 사용 시간대 등과 같은 정보를 모니터링할 수 있다. 이때, 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)와 근거리 통신망이나 wifi망 등과 같은 무선통신이 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전력선 통신이나 시리얼 통신을 통해 통신이 이루어질 수도 있다.
또한, 에너지 관리기(110)는, 상하수시설에 배치된 부하(120)의 전력 사용량, 전력 사용 시간 및 전력 사용 시간대 등의 정보를 바탕으로 각 부하(120)를 분류하고, 수요감축 요청에 있을 때, 부하(120)별로, 수요감축이 이루어질 수 있는 부하(120)를 선별하고, 선별된 부하(120)에서 수요감축이 이루어질 수 있도록 각 부하(120)를 제어할 수 있다. 또한, 부하(120)별로, 전력의 소비량에 따라 수요감축할 수 있는 정도에 대한 분석이 이루어지고, 분석된 결과에 따라 시간대별 수요감축을 수행할 수 있는 부하(120)를 분류하는 과정이 수행될 수 있다.
또한, 에너지 관리기(110)는, 수요반응 서버(150)에 의하여 예측된 수용가의 음용수 수요량 예측 정보에 의하여 상기 상하수시설의 전력수요감축이나 공급동작을 제어할 수 있다.
부하(120)(예를 들어, 부하#1, 부하#2, 부하#3, 부하#4)는 상하수시설(예를 들면, 음용수를 제공하는 펌프시설 등)에 배치되며, 공급되는 전력에 의해 구동된다. 본 실시예에서 부하(120)는 에너지 관리기(110)의 제어를 통해 전력 사용량이 제어될 수 있다.
사용자 단말기(130)는, 무선 인터넷망 또는 이동통신망을 통해 통신할 수 있는 다양한 단말기를 포함하고, 일례로, PC, 노트북, 태블릿 PC, 스마트폰 등일 수 있다. 이러한 사용자 단말기(130)는 다양한 어플리케이션 프로그램을 설치 및 삭제가 가능할 수 있다. 그에 따라 사용자는 사용자 단말기(130)를 이용하여 통신망을 통해 에너지 관리기(110)나 에너지 관리 시스템 서버(140) 등에 접속하여, 상하수시설을 운용하기 위한 부하(120)의 작동 상태를 확인할 수 있고, 필요에 따라 각 부하(120)의 동작을 제어할 수도 있다.
에너지 관리 시스템 서버(140)는, 에너지 관리기(110)를 통해 각 부하(120)의 소비 전력에 대한 정보를 저장할 수 있고, 상하수시설에서 사용되는 전력 요금을 산정하는 빌링 시스템, 고객 정보를 처리하는 사용자 관리 시스템, 에너지 관리기(110)에서 수신된 소비 전력 패턴 및 통계를 분석하는 시스템, 소비전력 절감제어를 수행하는 기기제어 시스템, 사용자 단말기(130)를 통해 사용자에게 상하수시설에 배치된 에너지 관리기(110)에서 모니터링된 부하(120)의 소비전력 및 제어 상태에 대한 정보를 제공하는 포털 서비스 시스템 및 수요반응 서버(150)와 전력 감축 이벤트를 수행하기 위한 자동 수요반응 프로토콜(openADR) 처리 시스템 등을 포함할 수 있다.
수요반응 서버(150)는, 외부 서버인 전력거래소 서버(KPX 서버, 160)로부터 전력의 감축 시간 및 목표 감축 용량에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 각 상하수시설의 에너지 관리기(110)에 해당 정보를 전송할 수 있다. 이때, 수요반응 서버(150)는 직접 에너지 관리기(110)와의 통신을 통해 정보를 전달할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 에너지 관리 시스템 서버(140)를 통해 각 에너지 관리기(110)에 정보를 전달할 수 있다.
또한, 수요반응 서버(150)는, 수요감축 요청에 참여하는 각 상하수시설의 에너지 관리기(110)를 관리하고, 각 에너지 관리기(110)에 대한 수요감축의 참여 정도에 대한 정보를 저장할 수 있으며, 머신러닝의 과정을 통해 각 에너지 관리기(110)에 대한 수요감축을 수행하는 설정할 수 있다. 그리고 저장된 정보를 바탕으로, 수요감축 참여 스케줄을 제어하고, 조정하여 전력 감축을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 수요반응 서버(150)는, 수용가에서의 수요 예측량에 맞도록 공급계획을 세워서 공급할 수 있도록, 수용가에서의 과거 데이터, 수요 패턴, 요일별 특성, 기상 예보 등의 빅데이터를 기반으로 종합적으로 분석하여 예측하고, 시간대별로 상이한 전력 사용량 및 요금, 펌프시설의 효율 및 조합 등을 통하여 상하수시설의 전력수요감축이나 공급동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 이를 위한 빅데이터 처리기술은 통상적으로 이용되는 수용가에서 음용수 사용한 계측량, 기상정보, 펌프 운영 데이터 등을 데이터베이스 서버로 전달받아 수집되는 데이터 수집 과정과, 수집된 데이터를 분석하고 보정하는 데이터 보정 과정과, 과거 데이터 및 수요 패턴, 요일별 특성, 기상 예보 등을 종합적으로 분석하여 예측량을 산정하는 데이터 예측 과정과, 배수지 수위와 시간대별 전력요금, 펌프 조합 스케줄 등을 산정하여 운영하는 운영 과정을 통하여 운용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.
한국전력에서 피크 시간대에 전력 예비율이 부족하여 수요감축이 필요한 경우, 전력 사용 감축 지시가 수요반응 서버(150)로 요청된다(S101).
이렇게 전력사용에 대한 수요감축 요청이 있으면, 수요반응 서버(150)는 요청된 수요감축에 따른 감축이 가능한 용량과 상태를 분석하여 감축 용량을 산정한다(S103). 이때, 본 단계에서, 수요반응 서버(150)는 수요감축에 참여하는 에너지 관리기(110)에 대한 정보를 이용하여 각 에너지 관리기(110)에서 감축이 이루어질 수 있는 감축 용량을 산정한다. 후술하겠지만, 각 에너지 관리기(110)에서 감축이 이루어질 수 있는 감축 용량은 에너지 관리기(110)에서 전송된 리포트를 분석하여 시간대 별로, 수요감축을 할 수 있는 에너지 관리기(110)를 선별하고, 선별된 에너지 관리기(110)마다 수요감축할 수 있는 감축량을 산정할 수 있다.
또한, 필요에 따라 수요반응 서버(150)에 등록된 에너지 관리기(110)에 수요감축에 참여할 것인지 확인하는 신호를 전송할 수 있다. 이때, 수요감축에 참여한다는 응답이 수신된 에너지 관리기(110)에 대해 산정된 수요감축 정보를 전송할 수 있다. 그리고 수요감축에 참여하지 않는다는 응답이 수신되면, 다른 에너지 관리기(110)로 변경하여 수요감축에 참여할 것인지 확인하는 신호를 전송할 수 있다.
여기서, 수요반응 서버(150)는, 에너지 관리기(110)로부터 수신된 리포트를 통해 시간대별 수요감축이 이루어질 수 있는 정보를 분석하여 분석된 정보를 저장하고, 저장된 정보를 수요감축이 이루어질 때마다 업데이트함으로써, KPX 서버(160)로부터 수요감축 요청이 있을 때, 참여할 수 있는 에너지 관리기(110)에 한정하여 수요감축의 참여 여부를 확인할 수 있다. 그에 따라 수요감축에 참여하는 에너지 관리기(110)를 선별하는 과정이 빠르게 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 수요반응 서버(150)에서 선별된 에너지 관리기(110)에 대한 수요감축에 대한 산정이 완료되면, 해당 에너지 관리기(110)에 산정된 수요감축에 대한 정보가 전송된다(S105).
그리고 에너지 관리기(110)는 수신된 수요감축에 대한 정보를 바탕으로, 수요감축이 가능한 부하(120)의 자원에 대한 분석이 이루어진다(S107). 이때, 본 단계에서 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)의 온/오프 상태, 시간대별 전력 소비량 및 가동 시간 등에 대한 정보를 바탕으로 부하(120)의 자원 분석이 이루어질 수 있다. 그에 따라, 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)에 따라 수요감축이 이루어질 수 있는 부하(120)를 선별하고, 선별된 부하(120)에서 수요감축이 이루어질 수 있는 감축량, 수요감축 시간 등에 대한 정보를 산정할 수 있다.
이렇게 각 부하(120)에 대한 자원 분석이 완료되면, 에너지 관리기(110)는 수요감축이 이루어질 수 있는 부하(120)에 수요감축 명령을 전송한다(S109).
에너지 관리기(110)로부터 수요감축 명령이 수시된 부하(120)는 수요감축을 수행한다(S111). 이때, 에너지 관리기(110)에서 수신된 수요감축 명령에는 수요감축이 수행되는 감축량 및 감축 시간 등에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 각 부하(120)는 해당 정보에 따라 수요감축이 수행될 수 있다. 여기서, 부하(120)에서의 수요감축 수행은, 에너지 절감모드로 동작되는 것이며, 일례로, 에어컨의 경우, 전송된 수요감축 명령에 따라 설정온도가 소정의 온도로 맞춰 지거나 풍량이 약해지는 등과 같이 동작하는 것이다.
그리고 각 부하(120)에서 수요감축 수행이 완료되면, 부하(120)는 수행 결과를 에너지 관리기(110)로 전송한다(S113). 여기서, 일례로, 에너지 관리기(110)의 수요감축 명령에 따라 부하(120)가 수요감축을 수행하는 과정에 사용자에 의해 수요감축의 수행이 중지될 수 있는데, 부하(120)에서 에너지 관리기(110)에 전송되는 수행 결과에는 이렇게 수행이 중지된 결과가 포함되어 전송될 수 있다.
부하(120)로부터 수요감축 수행 결과가 전송되면, 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)의 수요감축 수행 결과를 분석하고, 분석된 결과에 따른 리포트를 생성한다(S115). 본 단계에서의 분석은 각 부하(120)에서 수요감축 수행이 전송한 수요감축 명령에 대응되도록 수행되었는지, 중단된 경우 어느 정도 수행이 이루어졌는지에 대한 정보를 분석할 수 있다. 또한, 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)에서 수요감축이 수행되는 동안 얼마만큼의 소비전력이 감축되었는지에 대한 분석이 이루어질 수 있으며, 분석된 결과를 바탕으로 리포트를 생성한다.
이렇게 에너지 관리기(110)에서 생성된 리포트는 수요반응 서버(150)로 전송된다(S117).
에너지 관리기(110)에서 수요반응 서버(150)로 리포트가 전송되면, 전송된 리포트를 분석하고, 분석된 결과에 따라 에너지 관리기(110)에 대한 정보를 재설정한다(S119). 본 단계에서의 분석은, 단계 S105에서 전송된 수요감축에 대한 정보에 대해 어느 정도의 수요감축이 이루어졌는지를 분석하고, 시간대 별로, 에너지 관리기(110)에서 수요감축이 이루어질 수 있는 감축량 등에 대한 정보를 분석한다. 그리고 분석된 정보를 바탕으로 기존에 저장된 정보를 업데이트할 수 있다. 이렇게 본 단계에서, 재설정된 정보는, 이후, 수요감축 요청이 재차 반복되는 경우, 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 부하에 대한 분류를 머신러닝에 의해 재설정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 흐름도는 도 3에 도시된 흐름도의 단계 S107 및 S115에서 이루어지는 부하(120)의 자원 분석 과정을 상세하게 도시한 것으로, 에너지 관리기(110)에서 이루어지는 과정이다. 또는 필요에 따라 도 3에 도시된 흐름도와 무관하게 수요감축의 요청이 없는 경우에도, 일상에서 부하(120)의 동작을 지속적으로 모니터링하여 각 부하(120)의 동작 특성에 따른 재설정 과정이 이루어질 수도 있다.
에너지 관리기(110)는 에너지 관리기(110)에 등록된 부하(120)를 부하(120)의 동작 특성에 따라 분류한다(S201). 이때, 부하(120)의 동작 특성은, 온/오프 상태, 시간에 따른 전력소비의 변화량, 항시 동작하는지 여부 등일 수 있다. 부하(120)의 동작에 따라 에너지 관리기(110)는 각 부하(120)를 모니터링하여 수집된 정보를 바탕으로, 머신러닝 방법을 통해 각 부하(120)에 대한 분석이 이루어질 수 있다(S203). 이때의 분석은 소비전력의 총량에서 전력 인입점 내에 적용된 개별 부하(120)들에 대한 분석이 이루어질 수 있다.
그리고 상기와 같이, 분석된 결과를 바탕으로 각 부하(120)를 재분류하고, 재분류된 정보를 저장할 수 있다(S205).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 수요감축 수행 여부를 판단하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 수요감축 수행의 부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 방법에서 에너지 관리기가 새로운 전기 소비에 대한 요청에 따라 수요감축 수행의부하 동작 여부를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에서, 수요감축에 대한 요청이 있을 때(S301), 에너지 관리기(110)는, 상하수시설 내의 각 부하(120) 중 필수적으로 동작이 필요한 부하(A)와 동작을 정지시켜도 되는 부하(B)를 분류한다(S302). 그리고 분류된 부하의 종류에 따라 에너지 관리기(110)는 수요감축에 대한 요청이 있을 때, 필수적으로 동작이 필요한 부하(A)의 경우, 동작이 지속되도록 제어하고, 동작을 정지시킬 수 있는 부하(B)의 경우, 동작을 정지시켜 수요감축을 수행할 수 있다.
이에 대한 일례로, 먼저, 수요감축에 대한 요청이 있을 때, 가정에서 사용 중인 총 전력량(T)과 필수적으로 동작될 필요가 있는 부하(A)의 동작 등으로 수요감축 수행할 때의 전력 사용량(δ)을 비교할 수 있다(S303).
즉, 수요감축 요청이 있을 때, 가정에서 사용 중인 총 전력량(T)이 수요감축을 수행할 때의 전력 사용량(δ)이 크면, 가정 내의 부하 중 동작을 정지시킬 수 있는 부하(B) 중 어느 하나 이상의 동작을 정지시킬 수 있다(S304). 이때, 에너지 관리기(110)는 동작을 정지시킬 수 있는 부하(B)가 다수인 경우, 필요에 따라 순번을 정하여 다수의 부하(B)의 동작을 차례로 정지시킬 수 있으며, 가정 내의 총 전력량(T)이 수요감축을 수행할 때의 전력 사용량(δ)보다 같거나 작아질 때까지 부하(B)의 동작을 차례로 정지시킬 수 있다. 그리고 가정 내의 총 전력량(T)이 수요감축을 수행할 때의 전력 사용량(δ)보다 같거나 작아지면, 에너지 관리기(110)는 더 이상의 부하(B)의 동작을 정지시키지 않는다(S305).
여기서, 수요감축 수행할 때의 전력 사용량(δ)은 가정에서 수요감축을 수행하고자 하는 계약 등을 체결할 때, 설정할 수 있으며, 에너지 관리기(110)는 설정된 전력 사용량(δ)까지 수요감축을 수행할 수 있다. 이때, 에너지 관리기(110)가 감축지시에 따라 수요감축을 수행함에 따라 수요감축을 수행하지 않았을 때의 전력 사용량을 예측한 값은 CBL(customer baseline load)로 표시될 수 있다. 그리고 CBL과 수요감축을 수행할 때의 전력 사용량(δ)의 차이는 전력 사용량의 감축량이다.
그리고 수요감축이 수행될 때, 다수의 부하(B)의 동작을 정지시킬 때, 필요에 따라 하기의 일례들에 따라 부하(B)의 동작을 제어할 수 있다.
일례로, ① 최근에 새로 서비스를 시작한 부하의 동작을 정지시킬 수 있다. 사용자가 사용한지 오래된 부하는 공 종료될 예정될 것으로 예상하여, 에너지 관리기(110)는 최근 동작된 부하의 동작을 정지시킬 수 있다. 그리고 ② 에너지 관리기(110)는 서비스 시간이 오래된 부하의 동작부터 정지시킬 수 있다. 이는, 사용자가 사용한 시간이 오래됨에 따라 도중에 동작을 중지시키더라도 사용자의 만족도가 떨어지는 것을 최소화할 수 있다. 또한, ③ 각 가정에 대해 별도의 계약을 통해 부하의 동작을 중지시켜도 되는 가정부터 수요감축을 수행할 수 있다.
한편, 가정에서 수요감축을 수행하는 동안, 또는, 수요감축을 수행하는 않는 동안, 별도의 부하(C)가 동작하도록 새로운 전기의 소비에 대한 요청이 있을 수 있다. 도 7을 참조하면, 이렇게 새로운 전기의 소비에 대한 요청이 있는 경우(S401), 필수적으로 동작될 필요가 있는 부하(A)들의 전력 소비량(a)의 총합(Na)과 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)을 비교하여 새로운 전기를 소비하는 부하(C)의 동작 여부를 결정할 수 있다(S402).
즉, 필수적으로 동작될 필요가 있는 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 작으면(Na<δ), 새로운 전기를 소비하는 부하(C)의 동작을 수행하도록 에너지 관리기(110)는 제어할 수 있다(S403).
그런데, 필수적으로 동작될 필요가 있는 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 크거나 같으면(Na≥δ), 새로운 전기를 소비하는 부하(C)는 동작하지 않도록 에너지 관리기(110)에서 제어한다(S404). 그리고 필수적으로 동작될 필요가 있는 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 작아지면, 에너지 관리기(110)는 해당 부하(C)가 동작되도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 에너지 관리기(110)의 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성될수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트가1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트는 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 알카놀아마이드 0.1 몰 및 암포프로피오네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 수요반응 서버(150)를 구성하는 케이스의 표면에는 금속표면의 부식현상을 방지하기 위해 토일트리아졸 20중량%, 벤즈이미다졸 15중량%, 트리옥틸아민 10중량%, 하프늄 15중량%, 산화알루미늄40중량%로 구성된 표면 도포재료가 코팅되며, 코팅두께는 8㎛로 구성된다.
토일트리아졸, 벤즈이미자졸 및 트리옥틸아민은 부식방지 및 변색방지 등의 역할을 한다.
하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅두께를 상기와 같이 수치한정한 이유는, 본 발명자가 수차례시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 에너지 최적화 시스템
110: 에너지 관리기
120: 부하
130: 사용자 단말기
140: 에너지 관리 시스템 서버
150: 수요반응 서버
160: KPX 서버
110: 에너지 관리기
120: 부하
130: 사용자 단말기
140: 에너지 관리 시스템 서버
150: 수요반응 서버
160: KPX 서버
Claims (4)
- 수용가의 상하수시설을 운용하기 위한 하나 이상의 부하를 모니터링하고 제어하는 하나 이상의 에너지 관리기;
상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신하여, 상기 부하의 소비 전력에 대한 정보를 저장하는 에너지 관리 시스템 서버; 및
상기 하나 이상의 에너지 관리기와 통신이 이루어지고, 외부에서 요청된 수요감축에 대한 정보를 상기 에너지 관리기에 전송하는 수요반응 서버를 포함하고,
상기 수요반응 서버는 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축을 수행할 수 있는 정보를 산정하고, 해당 에너지 관리기에 수요감축 정보를 전송하며,
상기 정보의 산정은 상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축할 수 있는 감축량 및 수요감축 수행 시간 중 어느 하나 이상에 대한 정보를 이용하여 산정하고,
상기 에너지 관리기는,
상기 하나 이상의 부하에서 수요감축이 수행될 수 있는 부하를 선별하고, 상기 하나 이상의 부하에서 수요감축할 수 있는 감축량 및 수요감축 수행 시간 중 어느 하나 이상에 대한 정보를 가지며,
상기 수요반응 서버에 의하여 예측된 수용가의 음용수 수요량 예측 정보에 의하여 상기 상하수시설의 전력수요감축이나 공급동작을 제어하고,
상기 하나 이상의 에너지 관리기에서 수요감축을 수행하는 동안, 또는, 수요감축을 수행하지 않는 동안, 별도의 부하(C)가 동작하도록 새로운 전기의 소비에 대한 요청이 있는 경우, 필수적으로 동작될 필요가 있도록 미리 설정된 부하(A)들의 전력 소비량(a)의 총합(Na)과 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)을 비교하여 새로운 전기를 소비하는 부하(C)의 동작 여부를 결정하되, 해당 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 작으면(Na<δ), 새로운 전기를 소비하는 부하(C)의 동작을 수행하도록 에너지 관리기가 제어를 수행하고, 해당 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 크거나 같으면(Na≥δ), 새로운 전기를 소비하는 부하(C)는 동작하지 않도록 에너지 관리기가 제어하며, 해당 부하(A)들의 전력 소비량의 총합(Na)이 수요감축을 수행할 때의 전력 소비량(δ)보다 작아지면, 에너지 관리기가 해당 부하(C)가 동작되도록 제어하고,
상기 에너지 관리기의 외부면에는 오염 방지도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트가1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 알카놀아마이드 및 암포프로피오네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%인 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템은, 전력사용에 대한 수요감축 요청이 수요반응 서버에 수신되는 단계; 수요반응 서버에서 상하수시설에 배치된 하나 이상의 부하를 모니터링하고 제어하는 에너지 관리기를 통해 수행되는 수요감축 정보를 산정하는 단계; 상기 수요반응 서버에서 산정된 수요감축 수행 정보가 상기 에너지 관리기로 전송되는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 하나 이상의 부하에 대한 자원 분석이 이루어지는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 하나 이상의 부하에 대한 자원 분석 결과에 따라 수요감축이 수행되는 부하에 수요감축 명령을 전송하는 단계; 및 상기 수요감축 명령이 수신된 부하에서 수요감축이 수행되는 단계를 포함하여 동작하고, 상기 부하에서 수요감축의 수행이 완료되면, 상기 에너지 관리기로 수행결과를 전송하는 단계; 상기 에너지 관리기에서 수신된 수행결과를 이용하여 상기 수요감축이 수행된 부하에 대한 분석이 이루어지고, 분석된 결과를 바탕으로 리포트를 생성하는 단계; 상기 에너지 관리기에서 상기 생성된 리포트를 상기 수요반응 서버로 전송하는 단계; 및 상기 수요반응 서버에서, 수신된 리포트를 분석하여, 상기 에너지 관리기에 대한 정보를 재설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 수요감축 정보 산정단계는, 상기 에너지 관리기에서 상기 수요반응 서버로 전송된 리포트의 분석을 통해 재설정된 정보를 바탕으로 수요감축 정보를 산정하고, 상기 부하의 자원 분석 단계는, 상기 부하에서 상기 에너지 관리기로 전송된 수요감축 수행결과의 분석을 바탕으로 부하의 자원 분석이 이루어지며, 상기 에너지 관리기는 상기 하나 이상의 부하의 온/오프 상태, 시간에 따른 전력소비 변화량, 항시 동작 여부 중 어느 하나를 포함하는 동작 특성을 바탕으로 분류하여 부하의 자원을 분석하는 상하수시설의 수요반응자원 에너지 최적화 시스템.
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| GRNT | Written decision to grant |