KR20110095758A

KR20110095758A - 수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템

Info

Publication number: KR20110095758A
Application number: KR1020100015403A
Authority: KR
Inventors: 양장범; 박정원; 정성욱; 이창헌; 김성찬; 장영호; 임재민; 조성호; 진선일; 손창호; 백영진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-08-25
Also published as: US8930033B2; CN102163305A; KR101702838B1; CN102163305B; EP2365600A3; EP2365600A2; US20110208369A1

Abstract

전력소비가 큰 부하의 제어를 전력요금이 비싼 구간을 피해서 전력요금이 싼 구간에 미리 동작시키거나 나중에 동작시킴으로써 전력요금이 비싼 구간의 전력소비를 줄여 전력요금을 절감하고 가전기기 작동 제한을 최소화하여 사용자의 불편함을 대폭 줄이는 수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템을 개시한다.

Description

수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템{DEMAND RESPONSE METHOD AND SYSTEM THE SAME}

본 발명은 수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력요금이 비싼 구간에서 피크 전력을 감소시켜 전력요금을 절감하는 수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템에 관한 것이다.

전력 시스템에서는 공급과 수요 사이에 균형을 이루어야 한다. 이는 제한된 에너지 자원을 합리적으로 이용하는 데 있어서 중요하다.

이러한 목적으로 수요 관리 필요성이 부각되고 있으며 현재는 수요 관리의 발전된 형태인 수요 반응(Demand response ; DR)에 관한 연구가 증가하고 있다.

수요 반응은 전력 요금의 변화에 따른 소비 사용 형태의 변화로 정의할 수 있다. 또한, 시장 가격이 높을 때 전기 사용을 억제하기 위한 인센티브 지불로써 정의할 수 있다.

수요 반응은 후자같이 소비 행태를 바꾸는 고의적인 과정도 포함한다. 앞에서 정의한 두 방법을 통하여 고객들의 수요 반응을 이끌어 낼 수 있는데, 전력 요금이 비싼 구간에서 불편함을 감소하고서 고객들은 전기 소비량을 줄일 수 있다. 더운 여름철 에어컨의 사용을 잠시 중지하는 것이 이러한 예이다.

하지만, 기존의 수요 반응 시스템에서는 가격 정보에 종속적으로 움직이는 단순한 제어 방식이 제안되고 있다. 즉, 전력 요금에 따라 가전기기 작동을 제한하기 때문에 사용자가 가전기기를 사용하는 데 불편함을 느낄 수 있다.

본 발명의 일 측면은 부하 분산을 통해 전력요금이 비싼 구간에서 전력소비를 줄여 전력요금을 절감하도록 부하의 작동시점을 변경시키는 수요 반응 방법 및 수요 반응 시스템을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 수요 반응 방법은 전기 수요 정보를 수신하고, 상기 수신된 전기 수요 정보에 따라 전기 수요 패턴을 추출하고, 상기 추출된 전기 수요 패턴에 따라 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고, 부하의 동작 예상 시점을 예측하고, 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우, 상기 부하의 동작이 상기 저 요금구간에서 수행되도록 상기 부하의 동작 시점을 상기 저 요금구간으로 변경시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 부하의 동작 예상 시점을 예측하는 단계에서 상기 부하는 소비전력이 높은 부하인 것을 포함한다.

또한, 상기 부하는 냉장고의 제상히터, 에어컨의 제상히터, 또는 세탁기의 가열히터 중 어느 하나인 것을 포함한다.

또한, 상기 부하의 동작 시점을 변경하는 단계는, 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점이 상기 고 요금구간인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 부하의 동작시점이 상기 고 요금구간을 회피하도록 상기 부하의 동작시점을 앞당기는 선행 동작을 수행하거나 상기 부하의 동작시점을 지연시키는 후행 동작을 수행하는 것을 포함한다.

또한, 상기 부하를 선행 동작 또는 후행 동작하는 단계는, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 전의 저 요금구간으로 앞당기고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간이 아닌 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 후의 저 요금구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 수요 반응 방법은 전기 수요 정보를 수신하고, 상기 수신된 전기 수요 정보에 따라 전기 수요 패턴을 추출하고, 상기 추출된 전기 수요 패턴에 따라 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고, 냉방운전을 수행하는 가전기기를 상기 고 요금구간 진입 전의 저 요금구간으로 앞당겨 냉각시키는 선행 냉각운전을 수행하거나 상기 고 요금구간에서 수행되는 마지막 사이클의 냉각운전을 상기 고 요금구간 직후의 저 요금구간으로 지연시키는 후행 냉각운전을 수행하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함한다.

또한, 상기 선행 냉각운전을 수행하는 단계에서 상기 선행 냉각운전은 이전 사이클의 냉각운전의 설정온도보다 낮은 설정온도로 강제 냉각시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 수용 반응 시스템은 전기수요정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전기수요정보에 따라 전기수요량을 기록하는 전기수요기록부와, 상기 전기수요기록부에 기록된 전기수요량으로부터 전기수요패턴을 추출하는 전기수요패턴추출부와, 상기 전기수요패턴추출부를 통해 추출된 전기수요패턴상의 전기수요량과 미리 설정된 전기수요량을 비교하여 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고, 부하의 동작 예상 시점을 예측하고, 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작이 저 요금구간에서 수행되도록 상기 부하의 동작 시점을 상기 저 요금구간으로 변경시키는 DR 제어부를 포함한다.

또한, 상기 DR 제어부는 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점이 상기 고 요금구간인지를 판단하고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 전의 저 요금구간으로 앞당기고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간이 아닌 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 후의 저 요금구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 수요 반응 방법은 전기 가격 정보를 수신하고, 상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금과 허용 전력량이 다른 복수의 DR 레벨을 설정하고, 현재의 DR 레벨을 확인하고, 가전기기에서 소비되는 현재 전력량을 측정하고, 상기 측정된 현재의 전력량과 상기 확인된 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교하고, 상기 비교결과 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 부하의 작동을 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 복수의 DR 레벨을 설정하는 단계는, 상기 수신된 전기가격정보의 최저 전력요금과 최고 전력요금을 기준으로 서로 다른 전력요금과 허용 전력량을 가진 복수의 DR 레벨을 설정하는 것을 포함한다.

또한, 상기 부하의 작동을 지연시키는 단계에서 상기 부하는 우선순위가 다르게 설정된 복수 개의 부하이고, 상기 부하들 중 상기 우선순위가 낮은 순서부터 작동시점을 상기 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 수요 반응 시스템은 전기 가격 정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금과 허용 전력량이 다른 복수의 DR 레벨을 설정하는 DR 레벨 설정부와, 현재의 DR 레벨을 확인하고, 가전기기에서 소비되는 현재 전력량을 측정하고, 상기 측정된 현재의 전력량과 상기 확인된 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교하고, 상기 비교결과 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 부하의 작동을 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 DR 제어부를 포함한다.

또한, 상기 부하는 우선순위가 다르게 설정된 복수 개의 부하를 포함하고, 상기 DR 제어부는 상기 부하들 중 상기 우선순위가 낮은 순서부터 작동시점을 상기 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 수요 반응 방법은 전기 가격 정보를 수신하고, 상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금이 서로 다른 복수의 DR 레벨을 설정하고, 현재의 DR 레벨을 확인하고, 상기 현재의 DR 레벨이 미리 설정된 레벨이상인지를 판단하고, 상기 현재의 DR 레벨이 상기 미리 설정된 레벨이상인 경우, 상기 현재의 DR 레벨 구간에서 수행될 예정인 부하의 동작 시점을 DR 레벨이 낮은 DR 레벨 구간으로 지연시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 수요 반응 시스템은 전기 가격 정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금이 서로 다른 복수의 DR 레벨을 설정하는 DR 레벨 설정부와, 현재의 DR 레벨을 확인하고, 상기 현재의 DR 레벨이 미리 설정된 레벨이상인지를 판단하고, 상기 현재의 DR 레벨이 상기 미리 설정된 레벨이상인 경우, 상기 현재의 DR 레벨 구간에서 수행될 예정인 부하의 동작 시점을 DR 레벨이 낮은 DR 레벨 구간으로 지연시키는 DR 제어부를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 수요 패턴에 따라 전력소비가 큰 부하의 제어를 전력요금이 비싼 구간을 피해서 전력요금이 싼 구간에 미리 동작시키거나 나중에 동작시킴으로써 전력요금이 비싼 구간의 전력소비를 줄일 수 있어 전력요금을 절감할 수 있고, 가전기기 작동 제한을 최소화할 수 있어 사용자의 불편함을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전기 수요 패턴에 따라 전력소비가 큰 부하의 제어를 전력요금이 싼 구간에 미리 동작시키거나 나중에 동작시킴으로써 전력 피크 지점을 완만하게 할 수 있어 실시간 전력요금제를 적용할 경우 전력 요금을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전기 수요 패턴에 따라 전력소비가 큰 부하의 제어를 전력요금이 싼 구간에 미리 동작시키거나 나중에 동작시킴으로써 가전기기 고유의 특징 및 구동이력을 고려할 수 있고, 수요자의 개성을 반영할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 DR 제어기의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 보인 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 가전기기의 부하제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 제상제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 선행 냉각 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 후행 냉각 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 DR 제어기의 제어블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 저장부에 저장된 가전기기의 부하별 우선순위, 품질영향도, 지연최대시간, 지연대기시간 및 소비전력 등을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수용 반응 시스템에서 현재 DR 레벨에 따른 허용 전력량 이내로 가전기기의 전력사용량을 제어하도록 부하를 지연 작동시키는 방법에 대한 제어흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수용 반응 시스템에서 현재 DR 레벨에 따라 가전기기의 부하를 지연 작동시키는 방법에 대한 제어흐름도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수용 반응 시스템에서 전력요금정보에 따라 가전기기의 부하를 지연 작동시키는 방법에 대한 제어흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템은 댁내에 설치되어 전력회사로부터 정보를 송수신하는 스마트 미터(10)와, 이 스마트 미터(10)로부터 전기 수요 또는 전기 가격과 관련된 정보를 수신하는 수요 반응 제어기(Demand Response controller ; DR 제어기)(20)와, 이 DR 제어기(20)와 네트워크 연결된 각 가전기기(30)(40)(50)를 포함한다.

각 가전기기(30)(40)(50)는 전력선을 통해 흘러 들어온 전력을 사용하여 원하는 기능을 수행한다.

각 가전기기(30)(40)(50)에서 소비되는 전력량은 각 가전기기(30)(40)(50)에 설치된 전력량계(31)(41)(51)에 의해 측정된다. 각 전력량계(31)(41)(51)는 각 가전기기(30)(40)(50)의 실제 전력 소비량을 계측한다. 각 가전기기(30)(40)(50)는 현재의 전력정보를 이용하여 상황에 맞게 제어하며, 현재 가전기기의 전력사용량을 DR 제어기(20)로 송신한다.

가전기기(30,40,50)는 냉장고, 에어컨, 세탁기, 텔레비전, 사무기기 등 전력을 소비하는 모든 기기를 포함한다.

DR 제어기(50)는 예를 들어 전기 수요 또는 전기 가격 등의 정보를 가져오고 DR 레벨을 판단하는 데, 이 정보를 각 가전기기(30)(40)(50)로 전송한다.

또한, DR 제어기(20)는 전력회사가 스마트 미터(10)를 통해 제공한 전기 수요정보를 일정기간 단위로 단위시간 간격으로 기록하고, 일정기간 동안의 시간대별 평균 전기 수요를 이용하여 전기 수요 패턴을 추출한다. 이 전기 수요 패턴에 따른 시간구간을 미리 설정된 전기 수요량을 기준으로 고 요금 부과구간과 저 요금 부과구간으로 구분한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 DR 제어기의 제어블록을 나타낸 것이다.

이하에서는 도 1에 도시된 DR 제어기(20)의 구성을 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, DR 제어기(20)는 입력부(21), 수신부(22), 전기 수요 기록부(23), 전기 수요 패턴 추출부(24), 송신부(25), 표시부(26) 및 저장부(27)를 포함한다.

입력부(21)는 사용자가 명령을 입력하기 위한 인터페이스 수단이다. 이러한 인터페이스 수단으로서, 키패드, 키보드, 조이스틱, 터치 패드, 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 입력부(21)는 표시부(26)와 일체화되어 터치스크린의 형태로 구성될 수도 있다.

수신부(22)는 스마트 미터(10)로부터 전기 수요 정보를 수신하며, 댁내에 설치된 각 가전기기(30)(40)(50)로부터 각종 정보를 수신한다.

전기 수요 기록부(23)는 스마트 미터(10)로부터 제공된 전기 수요량을 단위시간 간격으로 기록한다. 즉, 단위시간 동안 사용되는 누적 전기 수요량을 기록한다. 예를 들어 단위시간을 1시간으로 설정하면, 하루 24개의 전기 수요량 데이터가 측정되어 기록된다.

전기 수요 패턴 추출부(24)는 전기 수요 기록부(23)에 기록된 전기 수요량으로부터 전기 수요 패턴을 추출한다. 전기 수요 패턴은 소정 시간마다, 예를 들어 1초 간격의 전기 수요량을 구함으로써 작성된다. 이때, 전기 수요 패턴은 패턴 주기 내에서 단위시간 경과에 따른 전기 수요량으로 표시된다. 패턴 주기는 1일, 1주일, 1개월, 1년 등으로 정할 수 있다.

일정기간동안 측정된 전기 수요량 데이터를 이용하여, 전기 수요 패턴을 구하는 일예를 살펴보면, 먼저, 단위시간은 1시간으로 정하고 패턴 주기는 1일로 정한다. 모든 일일 전기 수요량 데이터를 패턴 주기의 단위시간별로 평균하여 전기 수요 패턴을 구한다.

예를 들면, 모든 날짜의 0-1시까지 전기 수요량 데이터를 평균하여 1시의 전기 수요량을 구하고, 모든 날짜의 1-2시까지 전기 수요량 데이터를 평균하여 2시의 전기 수요량을 구한다. 이와 같이, 패턴 주기의 단위시간별로 평균 전기 수요량을 구한다.

도 3에 나타낸 그래프가 곧 전기 수요 패턴이다. 이외에도 전기 수요 패턴은 단위시간 경과에 따른 전력 요금이나, 전력 요금이 서로 다른 DR 레벨로 표시할 수 있다.

송신부(35)는 각 가전기기(30)(40)(50)에 각종 정보를 전송한다.

표시부(26)는 DR 제어기(20)의 작동을 시각적으로 나타내거나, 전기 수요 패턴에 따른 요금 정보를 표시한다.

저장부(27)는 전기 수요 패턴 추출부(24)에 의해 추출된 전기 수요 패턴과, 각종 정보를 저장한다.

DR 제어부(28)는 DR 제어기(20)를 구성하는 각각의 요소들을 제어하는 역할을 한다.

DR 제어부(28)는 스마트 미터(10)로부터 하루 단위의 전기 수요량을 수신하여 전기 수요 기록부(23)에 기록한다.

또한, DR 제어부(28)는 전기 수요 패턴 추출부(24)를 통해 전기 수요 기록부(23)에 기록된 하루 단위의 전기 수요량에 대하여 일정 기간 동안의 시간대별 평균을 산출함으로써 전기 수요 패턴을 추출하고, 추출된 전기 수요 패턴에 구간 구분을 위한 미리 설정된 전기 수요량을 적용시켜 전기 수요 패턴에 따른 시간구간을 고 요금 부과구간과 저 요금 부과구간으로 구분한다.

즉, DR 제어부(28)는 전기 수요 패턴 상의 전기 수요량이 미리 설정된 전기 수요량 이상인 구간은 고 요금 부과구간으로, 전기 수요 패턴 상의 전기 수요량이 미리 설정된 전기 수요량 미만인 구간은 저 요금 부과구간으로 구분한다.

또한, DR 제어부(28)는 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점을 예측한다. 만약, 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 저 요금 부과 구간인 경우 그 시점에 부하를 동작시킨다.

한편, DR 제어부(28)는 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과 구간인 경우 소비전력이 높은 부하를 동작 시점을 고 요금 부과구간 전의 저 요금 부과구간으로 앞당겨 선행 동작시키거나, 고 요금 부과구간 후의 저 요금 부과구간으로 지연시켜 후행 동작시킨다.

이때, DR 제어부(28)는 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과구간에 속하고, 그 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점까지 고 요금 부과구간이 유지되면 부하를 고 요금 부과구간 직전의 저 요금 부과구간으로 앞당겨 선행 동작시킨다. 한편, 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과 구간에 속하고, 그 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점 이내에 저 요금 부과구간이 유지되면 DR 제어부(28)는 그 부하를 고 요금 부과구간 직후의 저 요금 부과구간으로 지연시켜 후행 동작시킨다.

이하에서는 DR 제어부(28)의 구체적인 작동을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 가전기기의 부하제어방법에 대한 제어흐름을 나타낸 것이다.

도 4를 살펴보면, DR 제어부(28)는 수신부(22)를 스마트 미터(10)로부터 하루 단위의 전기 수요량을 수신한다(100).

전기 수요량을 수신한 후 DR 제어부(28)는 수신된 전기 수요량을 전기 수요 기록부(23)에 기록한다(101).

하루 단위의 전기 수요량을 기록한 후 DR 제어부(28)는 전기 수요 패턴 추출부(24)를 통해 전기 수요 기록부(23)에 기록된 하루 단위의 전기 수요량에 대하여 일정 기간 동안의 시간대별 평균을 산출함으로써 전기 수요 패턴을 추출한다(102).

전기 수요 패턴을 추출한 후 DR 제어부(28)는 추출된 전기 수요 패턴에 구간 구분을 위한 미리 설정된 전기 수요량을 적용시켜 전기 수요 패턴에 따른 시간구간을 요금부과가 다른 복수의 구간으로 구분한다(103). 이때, DR 제어부(28)는 전기 수요 패턴 상의 전기 수요량이 미리 설정된 전기 수요량 이상인 구간은 고 요금 부과구간으로, 전기 수요 패턴 상의 전기 수요량이 미리 설정된 전기 수요량 미만인 구간은 저 요금 부과구간으로 구분한다.

전기 수요 패턴에 따른 시간구간을 요금부과가 다른 복수의 구간으로 구분한 후 DR 제어부(28)는 가전기기와 통신하여 가전기기의 부하 중 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점을 예측한다(104).

소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점을 예측한 후 DR 제어부(28)는 예측된 동작 예상 시점이 고 요금 부과구간인지를 판단한다(105).

만약, 작동모드 105의 판단결과 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과구간에 속하지 않는 경우, DR 제어부(28)는 송신부(25)를 통해 그 부하가 정해진 시점(저 요금 부과구간)에 작동하도록 하기 위한 제어명령을 가전기기에 전송하여 그 부하를 정상 작동시킨다(106). 이에 따라, 그 부하는 원래의 동작 시점에 작동된다.

한편, 작동모드 105의 판단결과 소비전력이 높은 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과구간에 속하는 경우, DR 제어부(28)는 그 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 미리 설정된 지연 한계점이 고 요금 부과구간에 속하는지를 판단한다(107).

만약, 작동모드 107의 판단결과 그 부하의 지연 한계점이 고 요금 부과구간에 속하는 경우, DR 제어부(28)는 송신부(25)를 통해 그 부하의 작동개시 및 작동완료가 고 요금 부과구간에 진입하기 전의 저 요금 부과구간에서 이루어지도록 하기 위한 제어명령을 가전기기에 전송하여 그 부하를 선행 동작시킨다(108). 즉, DR 제어부(28)는 그 부하의 작동을 고 요금 부과구간 전의 저 요금 부과구간으로 앞당겨 선행 동작시킨다.

한편, 작동모드 107의 판단결과 그 부하의 지연 한계점이 고 요금 부과구간에 속하지 않는 경우, DR 제어부(28)는 송신부(25)를 통해 그 부하의 작동이 고 요금 부과구간에서 저 요금 부과구간으로 전환될 때 이루어지도록 하기 위한 제어명령을 가전기기에 전송하여 그 부하를 후행 동작시킨다(109). 즉, DR 제어부(28)는 그 부하의 작동을 고 요금 부과구간 후의 저 요금 부과구간으로 지연시켜 후행 동작시킨다(108). 이때, 지연 한계점은 부하의 작동시간을 고려하여 미리 설정되어 있다.

이상에서 설명한 방식에 의해 냉장고 또는 에어컨에서 소비전력이 높은 제상 히터 동작이 전력요금이 고가인 구간을 피해서 이루어지도록 할 수 있어 전력요금이 고가인 구간에서 전력소모가 적은 부하 동작만을 진행할 수 있어 전력소비량을 최소화할 수 있다.

또한, 냉장고 또는 에어컨의 압축기에 의한 냉방 작동을 전력요금이 고가인 구간을 진입하기 전에 미리 수행하여 미리 댁내 온도를 낮춘다거나, 세탁기의 가열히터에 의한 온수 급수 작동을 전력요금이 고가인 구간을 진입하기 전에 미리 수행하여 미리 세탁수를 가열하는 등을 통하여 전력요금이 고가인 구간에서 전력소모가 적은 부하 동작만을 진행할 수 있어 전력소비량을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 방식을 통하여 전력요금이 비싼 구간에서의 가전기기의 전력소비량을 줄일 수 있어 전력요금을 절감할 수 있고, 가전기기 작동 제한을 최소화할 수 있어 사용자의 불편함을 대폭 줄일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 근거로 하여 냉장고의 제상시점을 조정하는 것을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 제상제어를 나타낸 것이다.

냉장고는 냉각운전 중에 증발기에 성에가 착상하므로 주기적으로 제상동작을 수행해 주어야 한다.

제상 동작은 히터를 사용하므로 냉장고 소비전력의 매우 큰 부분을 차지한다.

전기수요 패턴을 이용하여 고 요금 부과 구간을 회피하여 제상을 수행하면 전기요금을 절감할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수요 수준 판단선을 이용하여 전기수요 패턴에 따른 시간구간은 미리 설정된 수요 수준 판단선에 의해 고 요금 부과 구간과 저 요금 부과 구간으로 구분된다.

먼저, DR 제어부(28)는 해당 가전기기와의 통신을 통해 소비전력이 높은 부하의 동작 시점을 예측한다.

"a1" 지점과 같이 부하의 동작 예상 시점이 저 요금 부과 구간이면 그 시점(a1)에 부하를 동작시킨다.

한편, "b1" 지점과 같이 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과 구간이고 그 부하가 최대한 지연할 수 있는 시점(b2)까지 고 요금 부과구간이 유지되면 부하의 동작 시점을 고 요금 부과구간 전의 저 요금 부과구간상의 지점(b3)으로 앞당겨 선행동작 시킨다.

한편, "c1" 지점과 같이 부하의 동작 예상 시점이 고 요금 부과 구간이고 그 부하가 최대한 지연할 수 있는 시점(c2) 이내에 저 요금 부과구간이 유지되면 부하의 동작 시점을 고 요금 부과구간 후의 저 요금 부과구간상의 지점(c3)으로 지연시켜 후행동작 시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 선행 냉각 제어를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전기수요 패턴을 이용하여 전기수요가 높아지기 전에 미리 냉장고 내부를 낮은 온도로 냉각운전을 제어한 후, 전기 수요가 높을 때 정지상태를 유지한다.

위의 제어를 사용함으로써 고 요금 부과 구간에서의 첫 냉각운전을 회피할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 전기 수요 패턴을 이용한 냉장고의 후행 냉각 제어를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전기수요 패턴을 이용하여 전기수요가 낮아지기 전 한 사이클의 냉각운전을 지연시키고 전기 수요가 낮아졌을 때 냉각운전을 수행한다.

지연동작 중 냉장고 내부온도가 높아지게 되면 품질에 영향을 줄 수 있으므로 최대 On점을 설정한다. 지연 중 최대 On점 이상 온도가 올라갔을 경우에는 즉시 냉각운전을 수행한다.

위의 제어를 사용함으로써 고 요금 부과 구간에서의 마지막 냉각운전을 회피할 수 있다.

참고로, DR 제어기(20)와 각 가전기기(30)(40)(50)간의 통신 연결이 해제될 경우를 대비하여 DR 제어기(20)에 저장된 전기 수요 패턴을 각 가전기기((30)(40)(50)에 미리 저장시킬 수 있다. 이러한 경우, 각 가전기기((30)(40)(50)는 자체 저장된 전기 수요 패턴을 근거로 하여 부하 지연 작동을 수행한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 DR 제어기의 제어블록도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수요 반응 시스템에서 DR 제어기(20)는 입력부(21), 수신부(22), DR 레벨 설정부(60), 부하 측정부(61), 송신부(25), 표시부(26) 및 저장부(27)를 포함한다.

입력부(21)는 사용자가 명령을 입력하기 위한 키패드, 키보드, 조이스틱, 터치 패드, 버튼 등의 인터페이스 수단이다.

수신부(22)는 스마트 미터(10)로부터 전기 가격 정보를 수신하며, 댁내에 설치된 각 가전기기(30)(40)(50)로부터 각종 정보를 수신한다.

DR 레벨 설정부(60)는 스마트 미터(10)로부터 제공된 전기 가격 정보를 근거로 하여 서로 다른 허용 전력량을 가진 복수의 DR 레벨을 설정한다. 예를 들면, DR 레벨 설정부(60)는 최저 전력요금과 최고 전력요금을 기준으로 서로 다른 전력요금과 허용 전력량을 가진 4개의 DR 레벨을 설정한다.

부하 측정부(61)는 일정한 시간 간격으로 댁내에 설치된 각 가전기기에서 소비되는 전력 사용량을 측정한다.

송신부(35)는 각 가전기기(30)(40)(50)에 각종 정보를 전송한다.

표시부(26)는 DR 제어기(20)의 작동을 시각적으로 나타내거나, 전기 가격에 따른 DR 레벨을 표시한다.

저장부(27)는 DR 레벨 정보나 DR 제어기(20)와 관련된 각종 정보를 저장한다. 또한, 저장부(27)는 각 가전기기의 부하별로 우선순위, 품질영향도, 지연최대시간, 지연대기시간, 소비전력 등이 저장되어 있다(도 9 참조).

DR 제어부(28)는 수신부(22)를 통해 스마트 미터(10)로부터 전기 가격 정보를 수신하고, DR 레벨 설정부를 통해 그 전기 가격 정보의 최저 전력요금과 최고 전력요금을 기준으로 서로 다른 전력요금과 허용 전력량을 가진 복수의 DR 레벨을 설정한다.

또한, DR 제어부(28)는 DR 레벨 설정부(60)에 의해 설정된 DR 레벨 중 현재의 DR 레벨을 확인하고, 부하 측정부(61)를 통해 가전기기에서 소비되는 현재의 전력량을 측정한다.

또한, DR 제어부(28)는 측정된 현재의 전력량과 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교한다. 비교결과 측정된 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, DR 제어부(28)는 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 각 부하들을 우선순위가 낮은 순서로 지연 작동시킨다. 또한, 비교결과 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량미만인 경우, DR 제어부(28)는 각 부하들을 미리 설정된 작동순서로 정상 작동시킨다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수용 반응 시스템에서 현재 DR 레벨에 따른 허용 전력량 이내로 가전기기의 전력사용량을 제어하도록 부하를 지연 작동시키는 방법에 대한 제어흐름을 나타낸 것이다.

도 10을 살펴보면, 먼저, DR 제어부(28)는 수신부(22)를 스마트 미터(10)로부터 전기 가격 정보를 수신한다(200).

전기 가격 정보를 수신한 후 DR 제어부(28)는 DR 레벨 설정부(60)를 통해 복수의 DR 레벨을 설정한다(201). 예를 들면, DR 레벨은 4개의 레벨(제1 DR 레벨 내지 제4 DR 레벨)로 설정될 수 있으며, 서로 다른 전력요금 및 허용 전력량을 갖는다. DR 레벨이 높을수록 전력요금이 비싸게 부과되게 설정된다.

DR 레벨을 설정한 후 DR 제어부(28)는 가전기기의 현재의 DR 레벨을 확인한다(202).

현재의 DR 레벨을 확인한 후 DR 제어부(28)는 부하 측정부(61)를 통해 가전기기의 단위시간당 현재 전력량을 측정한다(203).

가전기기의 단위시간당 현재 전력량을 측정한 후 DR 제어부(28)는 측정된 단위시간당 현재 전력량과 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교하여 측정된 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인지를 판단한다(204).

만약, 작동모드 판단결과 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, DR 제어부(28)는 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 우선순위가 낮은 부하부터 동작을 지연시킨다(205). 이때, 우선순위가 낮은 부하가 DR 레벨이 낮은 구간에서 작동되도록 부하의 작동시점이 지연된다.

한편, 작동모드 판단결과 현재 전력량이 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량미만인 경우, DR 제어부(28)는 각 부하들을 미리 설정된 작동순서로 정상 작동시킨다(206).

참고로, 측정된 단위시간당 현재 전력량이 허용 전력량을 초과하거나 초과할 가능성이 높은지를 판단하고, 그럴 경우, 우선순위가 낮은 부하부터 동작을 지연시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 방식을 통하여 부하 작동 품질을 확보하면서 DR 레벨이 높은 구간에서의 전력소비량을 줄일 수 있어 전력요금을 절감할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수용 반응 시스템에서 현재 DR 레벨에 따라 가전기기의 부하를 지연 작동시키는 방법에 대한 제어흐름을 나타낸 것이다.

도 11을 살펴보면, 먼저, DR 제어부(28)는 수신부(22)를 스마트 미터(10)로부터 전기 가격 정보를 수신한다(300).

전기 가격 정보를 수신한 후 DR 제어부(28)는 DR 레벨 설정부(60)를 통해 복수의 DR 레벨을 설정한다(301). 예를 들면, DR 레벨은 4개의 레벨(제1 DR 레벨 내지 제4 DR 레벨)로 설정될 수 있으며, 서로 다른 전력요금 및 허용 전력량을 갖는다. DR 레벨이 높을수록 전력요금이 비싸게 부과되게 설정된다.

DR 레벨을 설정한 후 DR 제어부(28)는 가전기기의 현재의 DR 레벨을 확인한다(302).

현재의 DR 레벨을 확인한 후 DR 제어부(28)는 확인된 현재의 DR 레벨과 미리 설정된 레벨을 비교하여 현재의 DR 레벨이 높은 레벨수준인지를 판단한다(303). 예를 들면, DR 레벨이 제3 DR 레벨이나 제4 DR 레벨이면 높은 레벨 수준인 것으로 판단할 수 있다.

만약, 작동모드 303의 판단결과 현재의 DR 레벨이 높은 레벨수준인 것으로 판단되는 경우, DR 제어부(28)는 소비전력이 높은 부하를 지연 작동시킨다(304).

한편, 작동모드 303의 판단결과 현재의 DR 레벨이 높은 레벨수준이 아닌 것으로 판단되는 경우, DR 제어부(28)는 부하를 정상 작동시킨다(305).

이상에서 설명한 방식을 통하여 DR 레벨이 높은 구간에서 냉장고의 제상 작동을 다른 DR 레벨이 낮은 구간으로 지연시킬 수 있어 DR 레벨이 높은 구간에서의 전력소비량을 줄일 수 있어 전력요금을 절감할 수 있다.

10 : 스마트 미터 20 : DR 제어기
21 : 입력부 22 : 수신부
23 : 전기 수요 기록부 24 : 전기수요패턴 추출부
25 : 송신부 26 : 표시부
27 : 저장부 28 : DR 제어부

Claims

전기 수요 정보를 수신하고;
상기 수신된 전기 수요 정보에 따라 전기 수요 패턴을 추출하고;
상기 추출된 전기 수요 패턴에 따라 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고;
부하의 동작 예상 시점을 예측하고;
상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우, 상기 부하의 동작이 상기 저 요금구간에서 수행되도록 상기 부하의 동작 시점을 상기 저 요금구간으로 변경시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제1항에 있어서,
상기 부하의 동작 예상 시점을 예측하는 단계에서 상기 부하는 소비전력이 높은 부하인 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제2항에 있어서,
상기 부하는 냉장고의 제상히터, 에어컨의 제상히터, 또는 세탁기의 가열히터 중 어느 하나인 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 부하의 동작 시점을 변경하는 단계는, 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점이 상기 고 요금구간인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 부하의 동작시점이 상기 고 요금구간을 회피하도록 상기 부하의 동작시점을 앞당기는 선행 동작을 수행하거나 상기 부하의 동작시점을 지연시키는 후행 동작을 수행하는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제4항에 있어서,
상기 부하를 선행 동작 또는 후행 동작하는 단계는, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 전의 저 요금구간으로 앞당기고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간이 아닌 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 후의 저 요금구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
전기 수요 정보를 수신하고;
상기 수신된 전기 수요 정보에 따라 전기 수요 패턴을 추출하고;
상기 추출된 전기 수요 패턴에 따라 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고;
냉방운전을 수행하는 가전기기를 상기 고 요금구간 진입 전의 저 요금구간으로 앞당겨 냉각시키는 선행 냉각운전을 수행하거나 상기 고 요금구간에서 수행되는 마지막 사이클의 냉각운전을 상기 고 요금구간 직후의 저 요금구간으로 지연시키는 후행 냉각운전을 수행하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제6항에 있어서,
상기 선행 냉각운전을 수행하는 단계에서 상기 선행 냉각운전은 이전 사이클의 냉각운전의 설정온도보다 낮은 설정온도로 강제 냉각시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
전기수요정보를 수신하는 수신부;
상기 수신된 전기수요정보에 따라 전기수요량을 기록하는 전기수요기록부;
상기 전기수요기록부에 기록된 전기수요량으로부터 전기수요패턴을 추출하는 전기수요패턴추출부;
상기 전기수요패턴추출부를 통해 추출된 전기수요패턴상의 전기수요량과 미리 설정된 전기수요량을 비교하여 단위 구간을 고 요금구간과 저 요금구간으로 구분하고, 부하의 동작 예상 시점을 예측하고, 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작이 저 요금구간에서 수행되도록 상기 부하의 동작 시점을 상기 저 요금구간으로 변경시키는 DR 제어부를 포함하는 수요 반응 시스템.
제8항에 있어서,
상기 부하는 냉장고의 제상히터, 에어컨의 제상히터, 또는 세탁기의 가열히터 중 어느 하나인 것을 포함하는 수요 반응 시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 DR 제어부는 상기 예측된 동작 예상 시점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하가 동작을 최대한 지연할 수 있는 지연 한계점이 상기 고 요금구간인지를 판단하고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간인 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 전의 저 요금구간으로 앞당기고, 상기 부하의 지연 한계점이 상기 고 요금구간이 아닌 경우 상기 부하의 동작시점을 상기 고 요금구간 후의 저 요금구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 시스템.
전기 가격 정보를 수신하고;
상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금과 허용 전력량이 다른 복수의 DR 레벨을 설정하고;
현재의 DR 레벨을 확인하고;
가전기기에서 소비되는 현재 전력량을 측정하고;
상기 측정된 현재의 전력량과 상기 확인된 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교하고;
상기 비교결과 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 부하의 작동을 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 DR 레벨을 설정하는 단계는, 상기 수신된 전기가격정보의 최저 전력요금과 최고 전력요금을 기준으로 서로 다른 전력요금과 허용 전력량을 가진 복수의 DR 레벨을 설정하는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
제12항에 있어서,
상기 부하의 작동을 지연시키는 단계에서 상기 부하는 우선순위가 다르게 설정된 복수 개의 부하이고, 상기 부하들 중 상기 우선순위가 낮은 순서부터 작동시점을 상기 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
전기 가격 정보를 수신하는 수신부;
상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금과 허용 전력량이 다른 복수의 DR 레벨을 설정하는 DR 레벨 설정부;
현재의 DR 레벨을 확인하고, 가전기기에서 소비되는 현재 전력량을 측정하고, 상기 측정된 현재의 전력량과 상기 확인된 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량을 비교하고, 상기 비교결과 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량이상인 경우, 상기 현재 전력량이 상기 현재 DR 레벨에 대응하는 허용 전력량에 도달할 때까지 부하의 작동을 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 DR 제어부를 포함하는 수요 반응 시스템.
제14항에 있어서,
상기 부하는 우선순위가 다르게 설정된 복수 개의 부하를 포함하고,
상기 DR 제어부는 상기 부하들 중 상기 우선순위가 낮은 순서부터 작동시점을 상기 현재 DR 레벨보다 낮은 DR 레벨구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 시스템.
전기 가격 정보를 수신하고;
상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금이 서로 다른 복수의 DR 레벨을 설정하고;
현재의 DR 레벨을 확인하고;
상기 현재의 DR 레벨이 미리 설정된 레벨이상인지를 판단하고;
상기 현재의 DR 레벨이 상기 미리 설정된 레벨이상인 경우, 상기 현재의 DR 레벨 구간에서 수행될 예정인 부하의 동작 시점을 DR 레벨이 낮은 DR 레벨 구간으로 지연시키는 것을 포함하는 수요 반응 방법.
전기 가격 정보를 수신하는 수신부;
상기 수신된 전기 가격 정보에 따라 전력요금이 서로 다른 복수의 DR 레벨을 설정하는 DR 레벨 설정부;
현재의 DR 레벨을 확인하고, 상기 현재의 DR 레벨이 미리 설정된 레벨이상인지를 판단하고, 상기 현재의 DR 레벨이 상기 미리 설정된 레벨이상인 경우, 상기 현재의 DR 레벨 구간에서 수행될 예정인 부하의 동작 시점을 DR 레벨이 낮은 DR 레벨 구간으로 지연시키는 DR 제어부를 포함하는 수요 반응 시스템.