KR102108678B1 - Sbr 계열의 하폐수처리 시설의 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
SBR(Sequencing Batch Reactors, 연속회분식 활성슬러지공정)계열을 대상으로 각 공정별로 수요반응(DR)에 대한 시나리오를 제공하는 공정운영 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 공정운영 방법은 전력 감축 시간 및 전력 감축 요구량이 포함된 DR 신호를 수신하는 단계; DR 신호를 기반으로, DR 신호에 대응되는 전력 감축 공정을 판단하는 단계; 및 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 계산하여, 전력 감축 요구량과 비교하고, DR 참가 여부를 결정하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 배출하는 방류수의 수질이 법적기준을 만족하면서, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 수요반응(DR) 신호에 따라 가변적으로 제어할 수 있어, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 절감시키고, 이를 통해, 수요자원 감축량을 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 수요반응(DR)을 위한 공정운영 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SBR(Sequencing Batch Reactors, 연속회분식 활성슬러지공정)계열을 대상으로 각 공정별로 수요반응(DR)에 대한 시나리오를 제공하는 공정운영 방법 및 시스템에 관한 것이다.
2015년 말 기준, 연간 국내 공공 하폐수처리시설 전력사용량은 4,900GWh이며, 이는 국내 전체 전력사용량 대비 1%를 차지한다. 또한, 65만개의 개인하수처리장, 189개의 분뇨처리장 등의 전력사용량까지 포함하면 비율은 더 늘어날 것으로 예상된다.
현재 이러한 하수처리장의 운영은 부하에 관계없이 처리장 내 시설은 일률적으로 일정한 운영을 진행 중에 있으나, 실제, 하수처리장 내 부하는 인간이 활동을 시작한 이후 서서히 부하가 증가하기 때문에, 이를 정밀하게 분석하면, 전기부하 Peak가 감소되는 시간에 하수처리장을 운영하는 부하 회피 방안을 도출할 수 있으며, 이러한 운영방법 도입을 통해 하폐수처리시설을 수요관리 자원으로 활용 가능하다.
그러나 하폐수 처리시설의 경우 건물, 공장등 수요자원으로 활용되는 기존사이트와 달리, 배출되는 하수의 수질을 항상 법적기준수질 이상으로 유지해야한다는 제약사항이 있어, 피크시간대 전력저감을 위해 무작정 설비를 중단시키거나 운영을 일시적으로 멈추는 기존 피크제어방식을 적용하기 어렵다는 문제점이 존재한다.
따라서, 배출하는 방류수의 수질이 법적기준수질 이상으로 유지하되, 긴급한 유입부하 변동에 대응하여, 처리장 내 에너지 수요 및 공급관리를 효율적으로 수행할 수 있는 방안의 모색이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배출하는 방류수의 수질이 법적기준을 만족하면서, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 수요반응(DR) 신호에 따라 가변적으로 제어할 수 있는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 공정운영 방법은 전력 감축 시간, 전력 감축 시간 및 전력 감축 요구량이 포함된 DR 신호를 수신하는 단계; DR 신호를 기반으로, DR 신호에 대응되는 전력 감축 공정을 판단하는 단계; 및 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 계산하여, 전력 감축 요구량과 비교하고, DR 참가 여부를 결정하는 단계;를 포함한다.
그리고 DR 참가 여부를 결정하는 단계는, 전력 감축 공정의 판단 결과에 대응되어, 방류수 수질이 배출 기준을 만족하도록 생성되는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하고, 계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 이상이면, DR 참가를 결정하며, 계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 미만이면, 감축대응 시나리오를 교체하여 전력 감축 예상량을 재차 계산하거나 또는 DR 미참가를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 공정운영 방법은 DR 참가 결정시, 감축대응 시나리오에 따라 전력 감축 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대응하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른, 공정운영 방법은 전력 감축 공정 수행시, 하폐수처리시설의 유입단에 마련되는 하수유입펌프 및 생물반응조에 마련되는 수중교반기, 생물반응조 교반기, 생물반응조 처리수 배출펌프, 생물반응조 슬러지 배출펌프, 생물반응조 블로워에 설치된 각각의 전력 서브미터를 이용하여 실제 전력 감축량을 계산하여, 전력 감축 공정이 정상적으로 수행되는지 검증하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 감축대응 시나리오는, 전력 감축 공정이 하폐수가 생물반응조에 유입되는 유입 단계이면, 하폐수 저장조의 용량이 기설정된 범위이상 여유가 있는지 판단하여, 여유 용량에 여유가 있는 경우, 유입유량이 감축되도록 하고, 여유 용량에 여유가 부족한 경우, 생물반응조 내에 마련되는 교반설비가 운전하는 교반 단계에서 교반설비의 운전을 제어하여, 전력량이 감축되도록 하는 시나리오일 수 있다.
그리고 감축대응 시나리오는, DR 신호가 감축일 하루전에 입찰되는 요금 절감 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계의 수행일정이 전력 삭감 시간 이전 또는 이후로 조정되도록 하는 시나리오일 수 있다.
또한, 감축대응 시나리오는, DR 신호가 감축시간 1시간 전에 발령되는 피크감축 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계에서의 전력 감축 예상량을 최소 값으로 계산하여, DR 미참가가 결정되도록 하는 시나리오일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공정운영 시스템은 전력 감축 시간 및 전력 감축 요구량이 포함된 DR 신호를 수신하는 통신부; 및 DR 신호를 기반으로, 전력 감축 공정을 판단하고, 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 산출하여, 전력 감축 요구량과 비교하여, DR 참가 여부를 결정하는 프로세서;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 배출하는 방류수의 수질이 법적기준을 만족하면서, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 수요반응(DR) 신호에 따라 가변적으로 제어할 수 있어, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 절감시키고, 이를 통해, 수요자원 감축량을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 2는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법에 이용되는 백엔드(Back-end) 소프트웨어의 설명에 제공된 도면,
도 3은 수요반응 운영 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 4는 하폐수처리시설의 전력 서브미터 설치위치의 설명에 제공된 도면,
도 5는 하폐수처리시설의 공정별 총전력 사용 패턴이 예시된 도면,
도 6은 하폐수처리시설의 공정별 전력사용 패턴이 예시된 도면,
도 7은 전력 사용량의 예측 결과가 예시된 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면,
도 9는 DR 신호에 따른 공정별 수요반응 대응 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면,
도 10은 공정별 감축대응 시나리오가 예시된 도면,
도 11은 상기 도 10에 예시된 시나리오별 전력 감축률이 예시된 도면,
도 12는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법을 이용하여 설비 가동시 검증 과정의 설명에 제공된 도면, 그리고
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템의 설명에 제공된 도면이다.
도 2는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법에 이용되는 백엔드(Back-end) 소프트웨어의 설명에 제공된 도면,
도 3은 수요반응 운영 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 4는 하폐수처리시설의 전력 서브미터 설치위치의 설명에 제공된 도면,
도 5는 하폐수처리시설의 공정별 총전력 사용 패턴이 예시된 도면,
도 6은 하폐수처리시설의 공정별 전력사용 패턴이 예시된 도면,
도 7은 전력 사용량의 예측 결과가 예시된 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면,
도 9는 DR 신호에 따른 공정별 수요반응 대응 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면,
도 10은 공정별 감축대응 시나리오가 예시된 도면,
도 11은 상기 도 10에 예시된 시나리오별 전력 감축률이 예시된 도면,
도 12는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법을 이용하여 설비 가동시 검증 과정의 설명에 제공된 도면, 그리고
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템의 설명에 제공된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템의 설명에 제공된 도면이고 도 2은 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법에 이용되는 백엔드(Back-end) 소프트웨어의 설명에 제공된 도면이며, 도 3은 수요반응 운영 시스템의 설명에 제공된 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템은 배출하는 방류수의 수질이 법적기준을 만족하면서, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 수요반응(DR) 신호에 따라 가변적으로 제어하기 위해 마련된다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템은 수요반응 운영 서버(100) 및 공정운영 서버(200)를 포함할 수 있다.
수요반응 운영 서버(100)는 VEN(Virtual End Node) Agent를 통하여 VTN(Virtual Top Node)(10) 연동하여, VTN(10)의 감축 스케줄에 따라 수요반응 입찰공고 및 감축지시 메시지를 수신할 수 있다.
그리고 수요반응 운영 서버(100)는 알고리즘 소프트웨어를 통해, 수신된 수요반응 정보를 토대로 해당되는 시간대의 공정정보와 예상되는 평시 공정 전력사용량을 예측하고 분석할 수 있다.
또한, 수요반응 운영 서버(100)는 분석결과를 공정운영 서버(200)(수질형상관리 시스템)에 전달하여 방류수 수질을 보장할 수 있는 수요반응 감축대응 시나리오를 요청할 수 있다.
그리고 수요반응 운영 서버(100)는 공정운영 서버(200)에서 수신한 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하고, 계산 결과에 따라 발령된 수요반응 입찰에 참여가능 여부를 판단하고 가능할 경우 인터페이스 소프트웨어를 통해 관리자에게 참여여부 선택을 요청할 수 있다.
또한, 수요반응 운영 서버(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 서비스 백 엔드 소프트웨어가 설치되어, 공정 운영 및 현황 데이터를 수집하여 데이터베이스에 저장하고, 수요반응 감축지시 발령에 따라 관리자가 선택한 참여 여부를 내부 알고리즘에 전달할 수 있다.
이때, 백 엔드 소프트웨어는 User Interface와 수요반응 알고리즘 사이에서 데이터를 중계하는 역할을 수행하며, 데이터베이스는 MySQL을 사용하여 구현할 수 있다.
그리고 백 엔드 소프트웨어는 수요반응 알고리즘으로부터 하폐수처리장의 공정 현황데이터를 10분 주기로 수집하고, 이를 데이터베이스에 저장할 수 있으며, 수요반응 관련 정보는 감축이행, 계약 등 특정 이벤트가 수행된 후에 비주기로 저장되며, 저장된 정보는 User Interface를 통해 사이트 운영자에게 페이지 형태로 제공될 수 있다.
VTN에서 수요반응 참여 및 감축지시가 발령되면 수요반응 알고리즘은 현재 공정 및 수질데이터에 따라 감축가능여부와 예상 감축량을 예측하여 관련 정보를 백 엔드 소프트웨어를 통해 인터페이스 소프트웨어로 전달할 수 있으며, 관리자는 현재 하폐수처리장상황과 예상 감축량을 종합 판단하여 이벤트 알림메시지의 수요반응 참여여부를 선택할 수 있다.
또한, 데이터베이스에는 DR 계약정보, 급전/경제입찰 DR정보, 정산금등의 DR관련데이터, 설비운영상태, 서브미터링 데이터, CBL등의 전력데이터 및 신재생발전량 정보등이 저장될 수 있다.
공정운영 서버(200)는, 공정별 감축대응 시나리오를 생성하여, 저장하고, 수요반응 운영 서버(100)로부터 수신되는 정보들을 토대로, 방류수 수질을 보장할 수 있는 수요반응 감축대응 시나리오를 선택하여, 수요반응 운영 서버(100)에 전달할 수 있다.
그리고 공정운영 서버(200)는, DR 참가 결정시, 감축대응 시나리오에 따라 전력 감축 공정을 수행할 수 있다.
또한, 공정운영 서버(200)는, 전력 감축 공정 수행시, 하폐수처리시설에 설치된 전력 서브미터(210)로부터 실제 전력 감축량에 대한 정보를 수신하여, 실제 전력 감축량을 계산하고, 이를 수요반응 운영 서버(100)에 전달할 수 있다.
도 4는 하폐수처리시설의 전력 서브미터(210) 설치위치의 설명에 제공된 도면이고, 도 5는 하폐수처리시설의 공정별 총전력 사용 패턴이 예시된 도면이며, 도 6은 하폐수처리시설의 공정별 전력사용 패턴이 예시된 도면이고, 도 7은 전력 사용량의 예측 결과가 예시된 도면이다.
공정운영 서버(200)는 수요반응 자원으로 하폐수 처리시설을 활용하기 위해서 Submetering 환경을 구축하는 것이 필요하나, 전체 설비공정에 전력 서브미터(210)(Submeter)를 설치하기에는 비용상 무리가 있어, 도 4에 도시된 바와 같이 공정 중 에너지 소비가 큰 설비를 대상으로 서브미터를 설치할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 공정운영 서버(200)는, 전력 감축 공정 수행시, 하폐수처리시설의 유입단에 마련되는 하수유입펌프 및 생물반응조에 마련되는 수중교반기, 생물반응조 교반기, 생물반응조 처리수 배출펌프, 생물반응조 슬러지 배출펌프, 생물반응조 블로워에 각각의 전력 서브미터(210)가 설치될 수 있다.
이를 통해, 공정운영 서버(200)는, 도 5 내지 도 6에 예시된 바와 같이 공정별 총전력 사용 패턴과 공정별 전력사용 패턴을 도출할 수 있다.
구체적으로 도 5는 총 6단계로 ①유입, ②교반, ③폭기, ④교반, ⑤침전 ⑥배출 순으로 운영되며, 한 사이클에 6시간이 소요되는 SBR Pilot공정의 평시공정에 대한 전력사용 패턴분석을 위한 시험하여, 각 공정별 소요시간은 유입 50분, 교반 120분, 폭기 120분, 교반 10분, 침전 35분, 배출 25분이며, 이때 가동되는 총전력 사용패턴의 일 예를 예시한 도면이고, 도 6는 각 공정별로 가동되는 설비가 유입시에는 원수유입펌프 및 생물반응조 수중교반기, 교반시 생물반응조 수중교반기, 폭기시 생물반응조 송풍기, 교반기 및 생물반응조 슬러지 배출펌프, 배출시 처리수 배출펌프가 가동된 경우의 공정별 총전력 사용 패턴의 일 예를 예시한 도면이다.
한편, 수요반응 운영 서버(100)는 공정운영 서버(200)로부터 전력 감축 공정을 위한 정보들을 수신하고, DR 운영시 필수적인 하폐수처리시설 공정별 전력사용량 예측을 위해 Pilot Plant에 대한 공정운영 정보, 서브미터링 빅데이터 및 머신러닝기반의 예측모델을 이용하여, 급전 DR 신호 발령시 DR 구간 평시 전력사용량 예측 및 감축대응 시나리오에 대한 감축 예상 전력량을 산정할 수 있다. 도 7은 수요반응 운영 서버(100)가 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 계산한 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이 수요관리 서비스 서버가 DR 신호를 발령하여(S810), 수요반응 운영 서버(100)가, DR 신호를 수신하면, DR 신호에 포함된 전력 감축 시간에 대한 정보와 예정된 공정 일정을 비교하여, DR 신호에 대응되는 전력 감축 공정을 판단할 수 있다(S820).
여기서, DR 신호는, 하폐수처리시설의 전력 사용량을 감축일 하루전에 입찰되는 요금 절감 수요반응(DR) 또는 감축시간 1시간 전에 발령되는 피크감축 수요반응(DR)에 대한 DR 신호로서, 전력 감축 시간, 전력 감축 요구량 및 인센티브에 대한 정보가 포함될 수 있다.
또한, 수요반응 운영 서버(100)가, 전력 감축 공정에 대응되는 시나리오를 공정운영 서버(200)에 요청하면(S830), 공정운영 서버(200)가 수요반응 운영 서버(100)로부터 수신되는 정보들을 토대로, 방류수 수질을 보장할 수 있는 수요반응 감축대응 시나리오를 수요반응 운영 서버(100)에 전달하고, 수요반응 운영 서버(100)는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 계산할 수 있다(S840).
이때, 수요반응 운영 서버(100)는 계산 결과와 전력 감축 요구량를 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 미만이면, 감축대응 시나리오를 재요청하거나, DR 미참가를 결정하여, DR 참여 불가 사실을 관리자에게 알릴 수 있다(S850).
그리고 수요반응 운영 서버(100)는 계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 이상이면, DR 참가 여부를 결정하여(S860-Y), 공정운영 서버(200)(수질형상관리 시스템)에 DR 참가 결정 사실을 전달할 수 있다(S870).
공정운영 서버(200)는, DR 참가 결정시, 감축대응 시나리오에 따라 전력 감축 공정을 수행하고(S880), 전력 감축 결과를 관리자에게 알릴 수 있다(S885). 이때, 공정의 사항에 따라 DR 미참가가 결정되면(S860-N), 평시 공정이 수행될 수 있다(S890).
도 9는 DR 신호에 따른 공정별 수요반응 대응 공정운영 방법의 설명에 제공된 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이 DR 신호에 따른 공정별 수요반응 대응 공정운영 방법은, 수요반응 운영 서버(100)가 알고리즘 소프트웨어를 통해, 전력 감축 공정에 대응되는 감축대응 시나리오를 공정운영 서버(200)에 요청하면(S910), 공정운영 서버(200)(수질형상관리 시스템)는 방류수 수질 만족 가능한 감축대응 시나리오를 계산하고, 그 결과를 데이터베이스에 저장한다(S920).
데이터베이스에 저장된 감축대응 시나리오는 고유의 공정 아이디와 함께 저장되고, 공정운영 서버(200)는 공정 아이디만 알고리즘 소프트웨어에 송신한다(S930).
수요반응 운영 서버(100)가, 데이터베이스에 접속해 수신한 공정 아이디에 대응되는 감축대응 시나리오를 선택하면(S940), 선택된 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산할 수 있다.
이때, 감축대응 시나리오에 대하여 구체적으로 예를 들면, 감축대응 시나리오는 전력 감축 공정이 하폐수가 생물반응조에 유입되는 유입 단계이면, 하폐수 저장조의 용량이 기설정된 범위이상 여유가 있는지 판단하여, 여유 용량에 여유가 있는 경우, 유입유량이 감축되도록 하고, 여유 용량에 여유가 부족한 경우, 생물반응조 내에 마련되는 교반설비가 운전하는 교반 단계에서 교반설비의 운전을 제어하여, 전력량이 감축되도록 하는 시나리오일 수 있다.
다른 예를 들면, 감축대응 시나리오는, DR 신호가 감축일 하루전에 입찰되는 요금 절감 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계의 수행일정이 전력 삭감 시간 이전 또는 이후로 조정되도록 하는 시나리오일 수 있다.
또 다른 예를 들면, 감축대응 시나리오는, DR 신호가 감축시간 1시간 전에 발령되는 피크감축 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계에서의 전력 감축 예상량을 최소 값으로 계산하여, DR 미참가가 결정되도록 하는 시나리오일 수 있다.
이때, 수요반응 운영 서버(100)는 계산 결과와 전력 감축 요구량를 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 미만이면, 감축대응 시나리오를 재요청하고(S950), 감축대응 시나리오를 교체하여 전력 감축 예상량을 재차 계산할 수 있다.
이때, 재요청된 감축대응 시나리오는 고유의 공정 아이디와 함께 저장되고(S960), 공정운영 서버(200)는 공정 아이디만 알고리즘 소프트웨어에 송신한다(S970).
수요반응 운영 서버(100)가, 데이터베이스에 접속해 수신한 공정 아이디에 대응되는 감축대응 시나리오를 선택하면(S980), 선택된 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산할 수 있다.
이때, 계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 이상이면, DR 참가를 결정하여, 감축 대응 공정의 수행을 명령할 수 있다(S990).
도 10은 공정별 감축대응 시나리오가 예시된 도면이며, 도 11은 상기 도 9에 예시된 시나리오별 전력 감축률이 예시된 도면이다.
도 10에 예시된 수처리 공정은 SBR공정을 대상으로 하는 수처리 공정으로, ①유입, ②교반, ③폭기, ④교반, ⑤침전 ⑥배출 순으로 운영되며, 전체공정은 한 사이클에 6시간이 소요되는 경우, 각 공정별 소요시간은 유입 50분, 교반 120분, 폭기 120분, 교반 10분, 침전 35분, 배출 25분이다.
각각의 감축대응 시나리오는 실증 플랜트의 평시 공정정보를 토대로 작성되었으며, 수요반응 감축 발령 시 1시간의 대비 시간 이후에 실제 감축이 시작된다.
수요반응 감축 발령상황은 각 공정별로 6개의 상황이 발생할 수 있어, 전체 공정에 대해 수요반응 감축 발령에 대한 1시간 대비 시나리오와 실제 감축 대응 시나리오를 구성할 수 있다.
각 시나리오는 전체 사이클 시간의 변경을 최소화하기 위해 각 공정에서 사용되는 설비의 가동률을 제어하는 방향으로 구성할 수 있으며, 교반, 폭기 공정의 경우 2시간이 소요되므로 다른 공정 시간에 영향을 미치지 않고 각각 교반기, 블로워 설비의 가동률을 제어하는 것으로 전력사용량을 감축할 수 있다.
유입 공정의 경우 유입 펌프 외에도 교반기가 같이 동작하므로 유입 50분, 교반 70분간 교반기를 제어하여 소비전력이 감축되도록 할 수 있다.
그 이후 공정인 침전, 배출의 경우에는 침전시간 40분을 2시간으로 연장, 전력 감축량을 충족하도록 하고, 이러한 경우 기존 공정 사이클 시간 복귀를 위해 다음 사이클에서 유입수량을 5/6 감소시키고, 이에 따라 개별 공정시간 또한 5/6씩 감소시켜 실험한 후에 전력 감축량을 계산한 결과는 도 11에 예시된 바와 같다.
도 12는 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법을 이용하여 설비 가동시 검증 과정의 설명에 제공된 도면이다.
수요반응 운영 서버(100)는 도 12에 도시된 바와 같이 전력 감축 공정 수행시, 하폐수처리시설의 유입단에 마련되는 하수유입펌프 및 생물반응조에 마련되는 수중교반기, 생물반응조 교반기, 생물반응조 처리수 배출펌프, 생물반응조 슬러지 배출펌프, 생물반응조 블로워에 설치된 각각의 전력 서브미터(210)로부터 전력량에 대한 정보를 수신하고, 이를 기반으로 실제 전력 감축량을 계산하여, 전력 감축 공정이 정상적으로 수행되는지 검증할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템의 설명에 제공된 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 시스템은 통신부(110), 프로세서(120) 및 저장부(130)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 VTN에 연결되기 위한 통신 수단이다.
구체적으로 예를 들면, 통신부(110)는 VTN(10)에 연결되어, VTN(10)의 감축 스케줄에 따라 전력 삭감 시간, 전력 감축 요구량 및 인센티브가 포함된 수요반응 입찰공고 및 감축지시 메시지를 수신할 수 있다.
프로세서(120)는 도 1 내지 도 12를 참조하여 전술한 하폐수처리 시설의 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법을 수행할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(120)는 DR 신호를 기반으로, 전력 감축 공정을 판단하고, 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 산출하여, 전력 감축 요구량과 비교하여, DR 참가 여부를 결정할 수 있다.
저장부(130)는 프로세서(120)가 정상적으로 동작하는데 있어 필요한 저장공간을 제공하는 저장매체로서, 도 1 내지 도 12를 참조하여 전술한 데이터베이스는 저장부를 통해 구축할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
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 : 수요관리 서비스 플랫폼
100 : 수요반응 운영 서버
110 : 통신부
120 : 프로세서
130 : 저장부
200 : 공정운영 서버
210 : 전력 서브미터
100 : 수요반응 운영 서버
110 : 통신부
120 : 프로세서
130 : 저장부
200 : 공정운영 서버
210 : 전력 서브미터
Claims (8)
- 통신부가, 전력 감축 시간 및 전력 감축 요구량이 포함된 DR 신호를 수신하는 단계;
프로세서가, DR 신호를 기반으로, DR 신호에 대응되는 전력 감축 공정을 판단하는 단계; 및
프로세서가, 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 계산하여, 전력 감축 요구량과 비교하고, DR 참가 여부를 결정하는 단계;를 포함하고,
DR 참가 여부를 결정하는 단계는,
전력 감축 공정의 판단 결과에 대응되어, 방류수 수질이 배출 기준을 만족하도록 생성되는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하고,
계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 이상이면, DR 참가를 결정하며,
계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 미만이면, 감축대응 시나리오를 교체하여 전력 감축 예상량을 재차 계산하거나 또는 DR 미참가를 결정하며,
공정운영 방법은,
DR 참가 결정시, 감축대응 시나리오에 따라 전력 감축 공정을 수행하는 단계;를 더 포함하며,
감축대응 시나리오는,
프로세서가 요청하는 경우, 공정운영 서버에 의해, 계산되어, 데이터베이스에 고유의 공정 아이디와 함께 저장되고,
공정운영 서버는,
프로세서가 요청하는 경우, 감축대응 시나리오를 계산하고, 계산된 감축대응 시나리오와 계산된 감축대응 시나리오에 대응되는 공정 아이디와 함께 데이터베이스에 저장되도록 하고, 공정 아이디만 프로세서에 전달하며,
프로세서는,
전력 감축 예상량 계산시, 데이터베이스에 접속하여, 특정 공정 아이디에 대응되는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하며,
감축대응 시나리오는,
전력 감축 공정이 하폐수가 생물반응조에 유입되는 유입 단계이면, 하폐수 저장조의 용량이 기설정된 범위이상 여유가 있는지 판단하여, 여유 용량에 여유가 있는 경우, 유입유량이 감축되도록 하고, 여유 용량에 여유가 부족한 경우, 생물반응조 내에 마련되는 교반설비가 운전하는 교반 단계에서 교반설비의 운전을 제어하여, 전력량이 감축되도록 하는 시나리오이며,
감축대응 시나리오는,
DR 신호가 감축일 하루전에 입찰되는 요금 절감 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계의 수행일정이 전력 삭감 시간 이전 또는 이후로 조정되도록 하는 시나리오인 것을 특징으로 하는 공정운영 방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
전력 감축 공정 수행시, 하폐수처리시설의 유입단에 마련되는 하수유입펌프 및 생물반응조에 마련되는 수중교반기, 생물반응조 교반기, 생물반응조 처리수 배출펌프, 생물반응조 슬러지 배출펌프, 생물반응조 블로워에 설치된 각각의 전력 서브미터를 이용하여 실제 전력 감축량을 계산하여, 전력 감축 공정이 정상적으로 수행되는지 검증하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정운영 방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
감축대응 시나리오는,
DR 신호가 감축시간 1시간 전에 발령되는 피크감축 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계에서의 전력 감축 예상량을 최소 값으로 계산하여, DR 미참가가 결정되도록 하는 시나리오인 것을 특징으로 하는 공정운영 방법.
- 전력 감축 시간 및 전력 감축 요구량이 포함된 DR 신호를 수신하는 통신부; 및
DR 신호를 기반으로, 전력 감축 공정을 판단하고, 전력 감축 공정의 전력 감축 예상량을 산출하여, 전력 감축 요구량과 비교하여, DR 참가 여부를 결정하는 프로세서;를 포함하고,
프로세서는,
DR 참가 여부 결정시, 전력 감축 공정의 판단 결과에 대응되어, 방류수 수질이 배출 기준을 만족하도록 생성되는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하고,
계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 이상이면, DR 참가를 결정하며,
계산 결과를 전력 감축 요구량과 비교하여, 계산 결과가 전력 감축 요구량 미만이면, 감축대응 시나리오를 교체하여 전력 감축 예상량을 재차 계산하거나 또는 DR 미참가를 결정하며,
프로세서는,
DR 참가 결정시, 감축대응 시나리오에 따라 전력 감축 공정을 수행하고,
감축대응 시나리오는,
프로세서가 요청하는 경우, 공정운영 서버에 의해, 계산되어, 데이터베이스에 고유의 공정 아이디와 함께 저장되고,
공정운영 서버는,
프로세서가 요청하는 경우, 감축대응 시나리오를 계산하고, 계산된 감축대응 시나리오와 계산된 감축대응 시나리오에 대응되는 공정 아이디와 함께 데이터베이스에 저장되도록 하고, 공정 아이디만 프로세서에 전달하며,
프로세서는,
전력 감축 예상량 계산시, 데이터베이스에 접속하여, 특정 공정 아이디에 대응되는 감축대응 시나리오를 기반으로 전력 감축 예상량을 계산하며,
감축대응 시나리오는,
전력 감축 공정이 하폐수가 생물반응조에 유입되는 유입 단계이면, 하폐수 저장조의 용량이 기설정된 범위이상 여유가 있는지 판단하여, 여유 용량에 여유가 있는 경우, 유입유량이 감축되도록 하고, 여유 용량에 여유가 부족한 경우, 생물반응조 내에 마련되는 교반설비가 운전하는 교반 단계에서 교반설비의 운전을 제어하여, 전력량이 감축되도록 하는 시나리오이며,
감축대응 시나리오는,
DR 신호가 감축일 하루전에 입찰되는 요금 절감 DR에 대한 DR 신호이고, 전력 감축 공정이 생물반응조에 유입된 하폐수에 공기가 주입되는 폭기 단계이면, 폭기 단계의 수행일정이 전력 삭감 시간 이전 또는 이후로 조정되도록 하는 시나리오인 것을 특징으로 하는 공정운영 시스템.
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| KR1020190036282A KR102108678B1 (ko) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Sbr 계열의 하폐수처리 시설의 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법 및 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190036282A KR102108678B1 (ko) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Sbr 계열의 하폐수처리 시설의 수요반응 자원 발굴을 위한 공정운영 방법 및 시스템 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20160116068A (ko) * | 2015-03-25 | 2016-10-07 | 벽산파워 주식회사 | 하폐수처리장의 전력부하, ess 및 재이용수 등을 활용하여 신재생에너지를 설비대상별 또는 하폐수처리장 별로 운영하는 수요반응 서비스 자원 확보 시스템 및 방법 |
| KR20160134294A (ko) * | 2015-05-15 | 2016-11-23 | 한국전기연구원 | 가전기기별 수요반응 최대 참여를 위한 스케줄링 방법 및 장치 |
-
2019
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