KR20130031515A - 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 - Google Patents
에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130031515A KR20130031515A KR1020110095135A KR20110095135A KR20130031515A KR 20130031515 A KR20130031515 A KR 20130031515A KR 1020110095135 A KR1020110095135 A KR 1020110095135A KR 20110095135 A KR20110095135 A KR 20110095135A KR 20130031515 A KR20130031515 A KR 20130031515A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- energy
- building
- power
- index
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 12
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 5
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
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
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
- H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- 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
- H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
-
- 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)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
본 발명은 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 건물의 에너지 사용에 따른 지출 비용을 평균 사용 요금을 기준으로 초과 및 미달되는 값을 단계별로 지수화하고, 현재 실시간 사용 에너지가 기준 지수를 수렴 할 수 있도록 추종제어하는 방법이다, 현재의 주야간 차등요금제 기반, 스마트 그리드 실시간 요금제도 기반 및 균등 계약 전력 요금제도 환경에서 에너지 비용 절감을 위해, 건물 또는 설비들의 실시간 소비 전력량에 따른 에너지 비용을 실시간으로 산출하는 단계; 상기 에너지 비용과 미리 결정된 에너지 비용 기준값 대역을 실시간으로 비교하여 지수로 결정하는 단계; 및 상기 비교 결과, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 상기 에너지 비용이 상기 결정된 지수에 추종하도록 상기 건물 또는 시설물의 소비 전력량을 미리 설정된 제어우선순위에 따라 실시간으로 순차 제어하는 단계를 포함하며, 상기 지수는 제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별로 결정되며, 상기 산출된 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 토대로 대응되는 제어 단계를 나타내기 위해 소정의 예측 알고리즘에 따라 수치화된 정보인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 스마트 그리드(Smart Grid) 기반의 실시간 요금제도(Real Time Price) 및 균등 계약 전력 요금제(Contact Price for the Regulating Energy) 환경에서 에너지 비용 절감이 가능하도록 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템과 이를 위한 기준 설정 방법에 관한 것이다.
최근 세계적으로 기존의 전력망에 정보기술을 접목한 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid)가 법제화되는 추세에 있으며, 이에 따라 스마트 그리드 기반의 실시간 전력 요금제 적용이 검토되고 있다.
또한, 최근의 전력 요금제에 있어서 생산 장려 정책에 따른 에너지 소비 지원 형태의 전력 요금제에서 발전 원가 연동 규제 형태의 전력 요금제로 패러다임이 변화함에 따라 실시간 요금제(PTR), 시간대별 미리 정해진 요금을 부과하는 요금제(TOU), 및 전력 요금 급등 시 일정 횟수 및 일정 시간 동안 피크 요금을 부과하는 요금제(CPP) 등이 적용되고 있는데, 이러한 전력 요금 제도들의 적용 목적은 에너지 소비 절감과 동시에 에너지 소비를 통제 가능한 범위 내에서 관리함으로써 원자력 또는 석탄 화력과 같이 저렴한 생산 원가를 갖는 에너지원 및 태양광 발전 또는 풍력 발전과 같이 그린 에너지원에 의해 생성되는 잉여 전력을 효율적으로 제어하는데 그 목적이 있다고 하겠다.
특히, 대한민국의 경우, 총 발전 용량이 감당할 수 있는 전력예비율은 5% 이내인 상황이면서 하절기 또는 동절기의 에너지 피크부하를 해결하기 위해 국내 발전소를 무한정 증가시킬 수만은 없는 상황이다. 따라서 국내에서는 피크 전력의 전력 공급을 위한 계통한계가격 SMP(System Marginal Price)를 위해 중단과 가동이 용이한 LPG(72%), 중유 등의 고가의 원료로 발전하고 있다. 이러한 피크전력의 에너지 수요를 저비용으로 높은 전력을 발생시키는 원자력 발전, 석탄 발전 등으로 옮길 수 있도록 기저부하를 상승시킬 수 있다면, 에너지 수입비용은 절감되고 피크 전력공급용 고비용의 발전소는 증대되지 않아도 된다는 결론이 내려진다.
따라서 현재 국가 차원에서의 에너지 관리 정책은 기존의 피크전력을 낮추도록 유도하는 것뿐만 아니라 기저부하를 일정 규모 이상으로 상승시키는 것이 대한민국 전체적으로는 에너지 수입을 줄여 주고 에너지 생산 원가를 낮춰주는 역할을 하게 된다.
현재, 국가 차원의 에너지 관리 정책에서는 기존의 실시간 요금제(PRT), 시간대별 미리 정해진 요금을 부과하는 요금제(TOU) 및 전력 요금 급등 시 일정횟수 및 일정 시간 동안 피크 요금을 부과하는 요금제(CPP) 등의 전력 요금제와 차별화된 균등 부하 계약 전력 요금제(Contact Price for the Regulating Energy)를 실시하려고 한다. 균등 부하 계약 전력 요금제는 최대 소비 전력 및 최소 소비 전력이 일정부하를 유지한다는 조건 하에 에너지 단가를 저렴하게 계약하는 방안이다.
그러나, 균등 부하 계약 전력 요금제 하에서 기존의 피크 제어, 실시간 요금제 기반 최적제어 또는 디멘드 제어를 동일하게 유지하게 되면, 전체적으로 에너지 소비량의 총량은 절감시킬 수 있어도 에너지 소비량을 일정하게 유지하기 어렵고, 에너지 비용 절감이 효율적으로 이루어지기 힘든 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스마트 그리드 기반의 균등 계약 요금제 또는 실시간 전력요금제도 환경에서 기저부하를 고려한 에너지 균등 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 최적의 에너지 소비비용에 수렴하도록 에너지 총량 기준의 소비 전력량을 균등하게 조절함으로써 에너지 소비 절감이 아닌 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법과 이를 위한 에너지 사용 기준치를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 기존의 실시간 요금제(RTP) 기반에서 만일, 전력 요금이 저렴할 때 빙축에너지 저장을 실시하는 경우에 다음날 기상이변으로 냉방의 필요성이 없어지는 경우, 또는 부족한 경우의 에너지 관리 문제점 및 이로 인한 에너지 비용지출 증가의 문제점과,
특히, S/G 요금제도 하에서 저렴한 시간대에 해당 건물이 특정한 목적 또는 사유로 인하여(예를 들어. 통신사의 경우 2010년 천안함 폭침으로 인하여 심야시간에 통신 DATA 사용량이 폭주하여 에너지 소비량이 급증한 사례 또는 월드컵 경기 등 국가행사 시 특정 건물에서의 부하 폭증 사례 등) 한계 전력에 도달 하는 경우 저렴한 S/G 요금이 오히려 피크전력의 초과를 불러오는 문제점을 방지 하고자 한다.
또한 본 발명은 특정 목적의 건물(예: IT 서버 및 IDC 등)에서 부하 중에 통제 할 수 없는 중요부하의 분포가 일정 시간대에 집중되는 경우에 실시간 요금제 상황이라 할지라도 제어가 불가능함으로 비용이 급증하는 문제점을 방지하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법은, (a) 건물 또는 설비들의 실시간 소비 전력량에 따른 에너지 비용을 실시간으로 산출하는 단계; (b) 상기 에너지 비용과 미리 결정된 에너지 비용 기준 값 대역(에너지 비용 지출 허용 폭)을 실시간으로 비교하여 지수로 결정하는 단계; 및 (c) 상기 비교 결과, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 상기 에너지 비용이 상기 결정된 지수에 추종하도록 상기 건물 또는 시설물의 소비 전력량을 미리 설정된 제어우선순위에 따라 실시간으로 순차 제어하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 지수는 제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별로 결정되며, 상기 (a) 단계에서 산출된 현재의 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 토대로 대응되는 제어 단계를 나타내기 위해 소정의 예측 알고리즘(예, 퍼지, 카오스, 추론 등)에 따라 수치화된 정보인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 방법의 상기 (b) 단계는, 상기 건물 또는 설비에서의 일일 평균 사용 전력량을 산출 하는 단계; 기상예측을 통한 외기온도에 의한 부하 변수를 고려하여 외기 온도에 따라 예측되는 공조설비 부하 전력 증가분을 결정하는 단계; 및 상기 공조설비 부하 전력 증가분을 반영한 상기 평균 사용 전력량에 실시간 에너지 요금을 반영하여 상기 지수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉 일일 평균 사용전력량을 기준으로 설정하고 초과되는 단계를 세분화하여, 상기 사용되는 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값으로부터 기 설정된 일정 범위의 기준값 대역 내 수렴하도록 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 방법의 상기 (c) 단계는, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하는 경우, 상기 지수에 따라 기 설정된 제1 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 감소시키는 단계일 수 있다.
또는, 상기 (c) 단계는, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역에 미만인 경우, 상기 지수에 따라 기 설정된 제2 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 증가시키는 단계일 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 방법은, 상기 (c) 단계에 의한 상기 제어대상에 따른 부하별 순차 제어 결과를 피드백 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 방법은, 에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량 및 상기 에너지 공급 요금과 상기 사용 전력량에 따라 결정되는 상기 건물 또는 설비의 사용 전력량에 따른 에너지 비용 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 정보 이미지를 디스플레이부의 일면에 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템은, 건물 또는 시설물의 소비 전력량에 에너지 공급 요금을 반영하여 에너지 비용을 실시간으로 산출하는 에너지 비용 산출부; 상기 에너지 비용과 미리 결정된 에너지 비용 기준값 대역을 실시간으로 비교하여 지수로 결정하는 에너지 지수 결정부; 상기 비교 결과 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 상기 에너지 비용이 상기 결정된 지수에 추종하도록 상기 건물 또는 시설물의 소비 전력량을 미리 설정된 제어우선순위에 따라 실시간으로 순차 제어하는 균등 제어부; 및 상기 에너지 비용 및 상기 비교 결과를 일정 영역에 실시간으로 출력하는 에너지 관리 표시부를 포함한다.
이때, 상기 에너지 지수 결정부는, 외기 온도에 따라 예측되는 공조설비 부하 전력 증가분을 반영한 상기 건물 또는 설비에서의 일일 평균 사용 전력량에 실시간 에너지 요금을 반영하여 상기 지수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 에너지 지수 결정부는, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값으로부터 미리 결정된 일정 범위의 기준값 대역 내 수렴하도록 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 균등 제어부는, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하는 경우, 상기 지수에 따라 기 설정된 제1 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 감소시킬 수 있다.
또는, 상기 균등 제어부는, 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역에 미만인 경우, 상기 지수에 따라 기 설정된 제2 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 에너지 관리 표시부는, 에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량 및 상기 에너지 공급 요금과 상기 사용 전력량에 따라 결정되는 상기 건물 또는 설비의 사용 전력량에 따른 에너지 비용 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 정보 이미지를 디스플레이부의 일면에 출력할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에너지 정보 이미지는 시계 형태로 표시 될 수 있고, 상기 에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량, 상기 건물 또는 설비별 에너지 공급요금에 사용전력량이 합산된 에너지 비용은 각각 시침, 분침, 초침으로 표현 될 수 있으며, 각각의 표시량이 증가시 외측으로 영역이 확장되고 감소시 내측으로 영역이 축소되는 서로 다른 길이의 막대 그래프로 출력될 수 있다.
또한 에너지 공급요금으로 표시되는 시침의 경우 9시를 기준으로, 에너지 소비량을 표시하는 분침은 12시를 기준으로, 에너지 비용을 표시하는 초침은 3시를 기준으로 평균 소비되는 요금, 전력량, 총 전력요금 대비 낮으면 이전시간을 높으면 이후 시간으로 표시해서 관리자로서 현재 상태의 가독성을 분명하게 해줄 수 있다.
특히 에너지 비용을 나타내는 초침은 이미지를 통하여 현재의 운용의 기준이 될수 있는 지수를 지칭하는 그래프로서 활용이 가능하며 설비별로 기 설정된 지수별 제어단계를 나타낼 수 있다.
상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 건물 또는 시설물에서 일정 전력 소비량을 유지함과 동시에 일정 전력 소비량에 따른 에너지 비용을 최소화하는 기준 에너지 요금에 수렴하도록 건물 또는 시설물에서 발생하는 에너지 비용을 제어하므로 스마트 그리드 기반의 실시간 요금제도 및 균등 계약 전력 요금제 환경에서 최적의 에너지 비용 절감을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 건물의 에너지 관리시스템을 운용하는 방법으로 기존의 실시간 요금제(RTP) 기반에서 익일 특별한 사유로 인한 에너지 소비 및 익일 최고 기온과 최저기온의 기온을 기상청으로부터 수집하여 기상이변을 예측 함으로서 외기 온도가 최고일 때 발생 가능한 전력 소비를 미리 계산하여 균등제어에 반영함으로서 입주자의 불편함이 없이 에너지 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 실시간 요금제(RTP)의 영향으로 전력 요금이 저렴한 시간대에 에너지 빙축 또는 에너지 소비가 급증되는 문제점을 해결하고 에너지 소비 패턴이 균등하게 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 특정 목적의 건물(예: IT 서버 및 IDC 등)에서 부하 중 중요부하의 분포가 일정 시간대에 집중되는 경우를 대비하여 실시간 요금제에 따른 익일의 예상 소비전력 가 격대와 중요부하의 전력 패턴을 예측하여 에너지 소비를 분산 제어함으로써 전력 요금이 급증하는 문제점을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 실시간 요금제를 기반으로 건물 또는 전력 사용 설비들이 S/G 요금제도의 전력 요금이 저렴한 시간대에 상기한 특정한 목적 또는 사유로 인하여 동시에 가동되어 건물의 피크 전력량이 초과되고 에너지 소비비용을 상승시키는 요인을 기준값을 통해 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 다른 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 디스플레이부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 디스플레이부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 사용하는 외기온도 예측 함수식의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 에너지에서 변수를 반영한 데이터 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템에서 디스플레이부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 시설별 순차제어방안의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 부하 총량을 기준으로 제어 불가능한 부하를 기준으로 제어 가능한 부하를 통한 균등 제어를 수행하기 위한 알고리즘의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 다른 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 디스플레이부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 디스플레이부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 사용하는 외기온도 예측 함수식의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 에너지에서 변수를 반영한 데이터 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템에서 디스플레이부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 시설별 순차제어방안의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 부하 총량을 기준으로 제어 불가능한 부하를 기준으로 제어 가능한 부하를 통한 균등 제어를 수행하기 위한 알고리즘의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템(100)은 제어부(110), 정보부(120) 및 부하군(130)으로 구성된다.
제어부(110)는 건물 또는 건물 내 설치된 설비들의 전력 소비량을 토대로 상기 에너지 소비 요금의 기준값을 결정하는 기준값 설정부(111), 에너지 비용 기준값에 따라 건물 또는 설비들에 대한 제어 우선순위를 지정하는 제어 대상 설정부(112), 건물 또는 설비들에 대한 실시간 에너지 비용을 산출하는 에너지 비용 산출부(113), 산출된 실시간 에너지 비용과 예측된 기준값을 비교하여 지수로 나타내는 지수 결정부(114) 및 지수 결정부(114)에서의 비교 결과에 따라 전력 소비 에너지를 균등 제어하는 균등 제어부(115)를 포함할 수 있다.
기준값 설정부(111)는 건물 내 설치된 설비들의 전력 소비량을 토대로 에너지 요금의 기준값 및 기준값을 중심으로 일정 범위의 오프셋을 포함하는 기준 대역을 결정한다.
제어 대상 설정부(112)는 기준값 설정부(111)에서 설정한 건물 또는 설비들에서의 에너지 비용 기준값에 따라 각 부하의 중요도에 따른 제어 우선순위를 결정하고, 각 부하에 대한 순차적인 제어방안이 시행될 수 있도록 소정의 전력량에 따른 다수의 제어 단계를 결정한다.
에너지 비용 산출부(113)는 건물 또는 설비들에서의 실시간 전력 소비량에 실시간 전력 요금을 곱하여 실시간 에너지 비용을 산출한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 에너지 비용 산출부(11a)는 건물 또는 시설물(B)에서 보유하고 있는 복수 개의 에너지 공급원, 예를 들어 연료전지, 태양광 발전 장치, 풍력 발전 장치, 자가발전장치, 지열 장치, 또는 빙축열 장치 등의 에너지 공급 요금과 에너지 마켓을 통하여 선택 가능한 에너지 공급원의 에너지 공급 요금을 비교하여 건물 또는 시설물(B)이 보유하고 있는 복수 개의 에너지 공급원 중 특정 에너지 공급원이 최소 에너지 공급 요금을 갖는 경우 상기 특정 에너지 공급원으로부터 건물 또는 시설물(B)로 에너지가 공급되도록 한 후 상기 공급되는 에너지의 에너지 공급 요금 정보를 스마크 그리드망을 통하여 전송받아 건물 또는 시설물(B)의 소비 전력량에 따른 에너지 비용을 실시간으로 산출할 수 있다.
지수 결정부(114)는 에너지 비용 산출부(113)에서 산출된 에너지 비용과 기준값 설정부(111)에서 예측된 기준값을 비교하여 지수 또는 인덱스 형태로 나타낸다. 이때, 에너지 비용 기준값은 일정부하 유지 조건부로 에너지 단가를 저렴하게 계약하는 균등 부하 계약 전력 요금제(Contact Price for the Regulating Energy)가 적용된 건물 또는 설비별로 균등 부하 계약 전력 요금제에 따른 일정 전력량을 유지함과 동시에 일정 전력량 유지에 따른 에너지 비용이 최소가 될 수 있도록 연 단위로 미리 계산되며 일 단위로 갱신되는 값일 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 이하 도 5를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
균등 제어부(115)는 건물 또는 설비들에서 산출된 에너지 비용을 기준값 및 기준 대역과 비교하여 초과하거나 혹은 미만인 경우 이후 건물 또는 설비들에서의 에너지 비용이 기 설정된 기준값에 수렴하도록 건물 또는 설비들에서의 소비 전력량을 실시간으로 균등 제어한다. 이때, 기준값은 위에서 설명한 건물 또는 설비별 상기 에너지 요금 계산 방법에 따라 결정되는 상기 복수 개의 건물 또는 시설물별 기준 에너지 요금을 합산한 값일 수 있다.
구체적으로, 균등 제어부(115)는 지수 결정부(114)에서 결정한 지수값에 추종하도록 균등 제어를 수행한다. 이에 관한 상세 설명은 이하 도 2 및 도 3에서 후술하도록 한다.
도 1을 참조하면, 정보부(120)는 건물 또는 설비에서의 과거 에너지 사용용 정보 기반의 전력 비용 지출 정보를 저장하는 전력 비용 데이터 베이스부(121) 및 건물 내 설치된 설비의 종류, 위치, 개수 정보 등을 저장하고, 건물 전체에 대한 에너지 소비 총량에 영향을 줄 수 있는 설비의 신설, 증설 개수 등을 파악하여 해당 건물에서의 사용 가능한 익일 에너지 사용 총량을 예측하도록 통계 정보를 제공할 수 있는 설비/소비 데이터 베이스부(122)를 포함한다.
또한, 정보부(120)는 과거 및 미래의 기상 정보를 저장하며 기상 정보 및소정의 이벤트 발생에 따른 예측될 수 있는 에너지 소비 증감 정보를 제공하는 기상정보/소비예측부(123) 및 스마트 그리드에 따른 실시간 요금제도 및 기존의 주야간 전력 요금 기준 요금제 등의 전력 요금 정보를 제공하는 전력 요금 제공부(124)를 더 포함할 수 있다.
이때, 기사정보/소비예측부(123) 및 전력 요금 제공부(124)는 각각 예측, 수집, 산출한 정보를 에너지 비용의 기준값 및 기준대역을 결정하는 기준값 설정부(111)로 전달하여 보다 스마트한 에너지 비용 기준값을 설정하도록 한다.
도 1을 참조하면, 부하군(130)은 균등 제어부(115)에서 수행되는 에너지 균등 제어를 통해 건물 내 설치된 조명, 냉/난방 온도 제어 등을 순차적으로 제어하는 절감순차제어 부하군(131), 균등 제어를 통해 필요시 에너지 저장이 가능한 빙축열, 축열조, 급탕 가열 축전지 등을 포함하는 에너지 저장 부하군(132), 균등 제어를 통해 제어 필요시 급수펌프, 균등/부동 충전 등 에너지 소비 시간을 상대적으로 낮은 지수 대역으로 이동시키는 에너지 소비시간 이동 부하군(133), 균등 제어와 관계없이 건물 내 구내식당, 입주상가, 엘리베이터 등 개별 장치의 용도별 자체적인 에너지 제어 방식에 따라 제어하고 절감순차제어는 적용하지 않는 요소기술 적용 부하군(134) 및 에너지 절감 제어가 적용되지 않고 건물에서 소비되는 에너지 총량 기준에 지속적으로 포함되어야 하는 중요 부하들로 구성되는 제어불가 부하군(135)을 포함한다.
부하군(130)에 포함된 각 부하군들에 대한 균등 제어 결과는 피드백되어 다시 제어부(110)로 전송되고, 제어부(110)는 피드백 정보를 기반으로 에너지 균등 제어방안을 유지 또는 변경할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은 균등 제어부(115)를 통해 시행된 부하군(130)에서의 에너지 균등 제어 결과를 피드백받기 위한 피드백부(140) 및 시스템 운영자 또는 사용자에게 에너지 관리 정보를 제공하기 위한 에너지 관리 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.
피드백부(140)는 부하군(130)으로부터 실시간 또는 소정 주기에 따라 스마트 그리드 망(Smart Grid Network)을 통해 균등 제어 결과에 따른 정보를 수신하고, 수신한 피드백 정보를 기준값과 비교하고, 피드백 정보 및 비교 결과를 지수 결정부(114) 및 균등 제어부(115) 중 적어도 하나에 전달한다. 이에 따라, 제어부(110)는 피드백 정보를 기반으로 현재 시행되고 있는 에너지 균등 제어를 유지 또는 변경할 수 있다.
에너지 관리 표시부(150)는 디스플레이부(151)를 더 포함하며, 지수 결정부(114), 균등 제어부(115) 및 피드백부(11)를 통해 수집된 에너지 관리 정보를 기반으로 최저 에너지 공급 요금, 실시간 산출되는 에너지 비용 및 실시간으로 비교되는 에너지 비용과 기준값의 비교 결과를 나타내는 에너지 정보 이미지 툴을 생성하여 디스플레이부(151)의 일정 영역에 출력한다.
이때, 에너지 정보 이미지 툴의 일 예로 건물 또는 설비들에서의 에너지 소비량과 에너지 비용 등을 시계의 시침, 분침, 초침 등으로 표시하는 에너지 클럭(Energy Clock) 형태로 나타낼 수 있다. 에너지 클럭은 에너지 균등 관리를 위해 스마트 균등 지수를 산출하기 위한 것으로, 스마트 균등 지수는 스마트 균등 인덱스(Smart Regulating Index: SR-Index)로 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 일 예를 나타내는 절차 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 에너지 비용 산출부(113)는 건물 또는 건물 내 설비들에서의 소비되는 현재의 전력량에 대한 실시간 에너지 비용을 산출한다(S20).
에너지 비용 산출부(113)는 에너지 거래가 이루어지는 에너지 마켓을 통하여 복수 개의 에너지 공급원 중 현재 최저 에너지 공급 요금을 갖는 에너지 공급원을 선택할 수 있으며, 스마트 그리드망을 통하여 건물 또는 설비에서의 소비 전력량을 파악한 후 선택된 에너지 공급원으로부터 건물 또는 설비에 공급되는 에너지의 에너지 공급 요금과 소비 전력량을 이용하여 건물 또는 설비의 소비 전력량에 따른 에너지 비용을 실시간으로 산출할 수 있다.
이후, 에너지 지수 결정부(114)는 에너지 비용 산출부(113)에서 실시간으로 산출된 상기 에너지 비용과 기준값 설정부(111)에서 미리 결정된 에너지 비용 기준값을 실시간으로 비교한다(S21).
이때, 에너지 비용 기준값은 주,야간 차등요금 제도 및 전력요금이 일정하지 않은 제도 및 일정부하 유지 조건부로 에너지 단가를 저렴하게 계약하는 균등 부하 계약 전력 요금제(Contact Price for the Regulating Energy)가 적용된 건물 및 설비들에서 일정 부하를 유지함과 동시에 일정 부하 유지에 따른 에너지 비용이 최소가 될 수 있도록 미리 계산되어 일 단위로 갱신되는 값일 수 있다.
다음으로, 균등 제어부(115)는 산출된 에너지 비용이 기준값과 비교하여 미리 결정된 기준 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 에너지 비용이 기준값에 수렴하도록 건물 또는 설비의 소비 전력을 실시간으로 제어한다(S22).
이때, 단계 S22를 구성하는 상세 단계는 이하 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어 방법의 다른 예를 나타내는 절차 흐름도이며, 구체적으로 도 2에 도시된 단계 S22에 대한 상세 순서도이다.
도 3을 참조하면, 균등 제어부(115)는 도 2에서의 비교 결과를 확인하여 에너지 비용이 기준 대역 내 있는 경우 제어 종료가 이루어진다(S30).
에너지 비용이 기준 대역 내 있지 않은 경우, 균등 제어부(115)는 에너지 비용이 기준 대역을 초과하는지를 확인하고, 초과하는 경우 미리 결정된 제1 제어 단계에 따라 건물 또는 시설물(B) 내의 복수 개의 부하, 에너지 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 기준 에너지 비용에 수렴하도록 감소시킨다(S31, S32).
이때, 단계 S32에서 상기 제1 제어 단계는 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 또는 전력 저장 장치의 전력 소비량을 고려하여 상기 복수 개의 부하 또는 에너지 저장 장치를 선택적으로 정지시키기 위한 제어 단계일 수 있다.
또한, 단계 S31에서 에너지 비용이 기준 대역을 초과하지 않는 경우, 균등 제어부(115)는 미리 결정된 제어 제2 제어 단계에 따라 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 또는 전력 저장 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 기준 에너지 비용에 수렴하도록 증가시킨다(S31, S33).
이때, 단계 S33에서 상기 제2 제어 단계는 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 또는 전력 저장 장치의 전력 소비량을 고려하여 상기 복수 개의 부하 또는 전력 저장 장치를 선택적으로 동작시키기 위한 제어 단계일 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 디스플레이부의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 에너지 관리 표시부(150)는 디스플레이부(151)를 더 포함하며, 지수 결정부(114), 균등 제어부(115) 및 피드백부(11)를 통해 수집된 에너지 관리 정보를 기반으로 최저 에너지 공급 요금, 실시간 산출되는 에너지 비용 및 실시간으로 비교되는 에너지 비용과 기준값의 비교 결과를 나타내는 에너지 정보 이미지 툴을 생성하여 디스플레이부(151)의 일정 영역에 출력할 수 있다.
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 에너지 관리 표시부(150)는 에너지 비용 산출부(113)에서 에너지 마켓으로부터 선택되는 복수 개의 에너지 공급원 중 현재 최저 에너지 공급 요금을 갖는 에너지 공급원의 에너지 공급 요금(a1), 스마트 그리드 망을 통하여 에너지 비용 산출부(113)로 전송되는 건물 또는 시설물의 전력 소비량(a2), 및 상기 에너지 공급 요금 및 상기 전력 소비량에 따라 결정되는 건물 또는 시설물의 소비 전력량에 따른 에너지 비용(a3)에 관한 정보 중 적어도 하나를 디스플레이부(151)의 일면에 실시간으로 출력할 수 있다.
이때의 출력되는 이미지는 시계 형태로 표시 될 수 있고, 상기 에너지 공급 요금(a1), 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량(a2), 상기 건물 또는 설비별 에너지 공급요금에 사용전력량이 합산된 에너지 비용(a3)은 각각 시침(a1), 분침(a2), 초침(a3) 등으로 표현 될 수 있으며, 각각의 표시 량이 증가 시 외측으로 영역이 확장되고 감소 시 내측으로 영역이 축소되는 서로 다른 길이의 막대 그래프로 출력될 수 있다.
또한, 에너지 공급요금으로 표시되는 시침(a1)의 경우 9시를 기준으로 평균 소비요금을 설정하고, 에너지 소비량을 표시하는 분침(a2)은 12시를 기준으로 평균 전력량을 설정하고, 에너지 비용을 표시하는 초침(a3)은 3시를 기준으로 총 전력요금의 평균비용을 설정할 수 있다. 이에 따라, 에너지 소비요금, 전력량, 총 전력요금이 각각의 기준값에 대비하여 낮으면 각 기준점에 해당하는 시간 이전의 시간대로 표시하고, 높으면 각 기준점에 해당하는 시간 이후의 시간대로 표시함으로써, 관리자로서 현재 에너지 관리 상태의 가독성을 분명하게 해줄 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 에너지 관리 표시부(150)는 균등 제어부(115)에서 수행되는 건물 또는 설비들에 대하여 산출된 에너지 비용과 기준값에 대한 실시간 비교 결과를 출력할 수 있다. 이때, 실시간 비교 결과는 막대 형태로 출력되는 에너지 비용(a3)의 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전에 의해 표시될 수 있으며, 예를 들어 에너지 비용(a3)이 3시 방향(b1)에 위치하는 경우 에너지 비용(a3)이 상기 기준 에너지 비용 범위에 해당 됨을 의미하고, 에너지 비용(a3)이 반시계 방향(b2)으로 이동하는 경우 에너지 비용(a3)이 상기 기준 에너지 비용을 초과하는 것을 의미하며, 에너지 비용(a3)이 시계 방향(b3)으로 이동하는 경우 에너지 비용(a3)이 상기 기준 에너지 비용 미만인 것을 의미할 수 있다.
또한, 에너지 관리 표시부(150)는 상기 실시간 비교 결과를 매시간 단위를 x축으로 하고 상기 실시간 비교 결과에 따라 균등 제어부(115) 에서 수행되는 건물 또는 설비들의 소비 전력량에 대한 실시간 제어를 위해 미리 결정되는 제1 제어 단계 및 제2 제어 단계를 y축으로 하는 그래프의 형태로 디스플레이 하는 것이 가능하다.
여기에서, 도 5에 도시된 그래프를 참조하면, 에너지 관리 표시부(150)는 지수 결정부(114)에서 에너지 비용과 기준값의 실시간 비교를 통해 지수화된 정보인 SR-Index를 디스플레이부의 일정 영역에 출력할 수 있다. 구체적으로, SR-Index는 에너지 비용(a3)을 나타내는 막대 표시와 기준점(a4)간의 각도로 나타낼 수 있으며, SR-Index의 각 단계는 균등 전력 사용 목표량을 벗어나는 값을 수치로 나타내는 것일 수 있다. 이때, SR-Index의 기준값 '0'은 소정의 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 예측(fuzzy forcast)에 의해 변동 결정될 수 있다.
이하, 지수 결정부(114)에서 SR-Index를 결정하는 방법에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.
지수 결정부(114)는 건물 또는 설비들에 대한 과거 일정 기간의 데이터 및 현재의 기상예보 정보를 반영하여 기 설정된 SR-Index 결정을 위한 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 추론기(fuzzy inference engine) 알고리즘에 따라 SR-Index를 결정한다.
예를 들어, 특정 날짜에 대하여 에너지 비용 기준값을 구하면, 과거 일일 최대 전력량, 최저 전력량, 및 상기 특정 날짜와 동일한 과거 날짜(예를 들어, 작년 또는 제작년의 특정 날짜)의 전날 시간대별 전력 에너지 단가를 이용하여 일일 시간대별 평균값을 결정하고 상기 일일 시간대별 평균값에 부하 전력 증가분 추정치를 더하여 특정 날짜에 대한 상기 기준 에너지 비용을 계산하게 된다.
이때, 상기 부하 전력 증가분 추정치는 상기 특정 날짜와 동일한 과거 날짜에서의 시간대별 기상변화, 날씨, 온도, 건물 또는 설비의 시간대별 통신량 변화, 또는 건물 또는 설비의 입주 기업의 인력 이동 등과 같은 비선형 데이터를 수집한 후 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 제어기(fuzzifier)를 통해 영역별로 분할하고 각 영역에 따른 규칙 베이스(rule base)를 구성함으로써 생성되는 규칙 베이스 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 추론기(fuzzy inference engine)에 의해 추정될 수 있다.
지수 결정부(114)에서 SR-Index를 결정하는 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 예측 과정에 대해서는 이하 수학식을 이용하여 설명하도록 한다.
1. 평균 사용전력량 결정.
지수 결정부(114)는 정보부(120)를 통해 수집되는 건물 또는 설비들에서의 과거 일일 최대/최저 전력 에너지량 및 전일 시간 별 전력 에너지 단가를 통한 평균 사용전력량을 결정한다. 이때, 익일에 예측 가능한 변수(예를 들어, 국제 경기에 의한 서비스 폭주, 주요행사 등) 가능성을 반영하여 최대 피크전력을 결정한다.
상기 수학식 1을 참조하면, 상기 도 5의 우측에 도시된 사용 전력량을 나타내는 파형에 기초하여 익일(0시~24시)의 최대/최소 전력량을 포함하는 익일 전력 사용량(Pwave)로부터 평균 전력 사용량(Pav)을 도출할 수 있다.
2. 외기온도 예측을 통한 부하 전력 증가분 결정.
NIST의 외기변화 함수를 통한 외기 온도 예측, 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 추론기 알고리즘을 반영하여 외기온도에 의한 부하 전력 증가분을 결정한다.
구체적으로, 외기 온도에 의한 부하 변수로 익일 기상청 예보의 최고 온도 및 최저 온도의 평균치를 반영하여 익일 평균 에너지 예측 파형을 결정하고, 결정된 익일 평균 에너지 예측 파형과 과거 외기온도의 편차를 계산하여 공조설비에서의 부하 전력 증가분을 결정한다.
상기 수학식 2를 참조하면, 외기 온도(Tav)를 반영한 익일 에너지 예측 파형(PTTav)과 과거 외기온도에 따른 에너지 예측 파형(PTΔT)과의 편차를 통해 공조설비에서의 부하 전력 증가분(ΔPT)을 결정한다.
외기 온도 예측과 관련하여 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 사용하는 외기온도 예측 함수식의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, sin함수 형태로 나타나는 외기온도 예측 파형으로부터 당일 최고온도(Thigh), 최저온도(Tlow), 최고온도 발생시간(thigh), 최저온도 발생시간(tlow)을 구하고 도 6에 도시된 함수식에 필요한 온도 및 시간 값을 입력할 수 있다.
도 6에 도시된 외기온도 예측 파형은 최고온도 발생시간(thigh) 및 최저온도 발생시간(tlow)을 기점으로 3개의 구간으로 구분할 수 있다. 시간 도메인을 기준으로 0h부터 최저온도 발생시간(tlow)까지의 구간(b1), 최저온도 발생시간(tlow)부터 최고온도 발생시간(thigh)까지의 구간(b2), 최고온도 발생시간(thigh) 이후의 구간(b3)으로 구분할 수 있다.
각 구간별로 예측되는 외기 온도를 구하는 수학식은 도 5의 우측 상단에 도시된 것과 같다. 익일 날씨 예보를 통해 수집한 최고온도(Thigh) 및 최저온도(Tlow) 정보를 도 5에 도시된 수학식에 입력하여 N시간 이후의 외기온도를 예측할 수 있다. 이와 같이 예측된 외기온도는 상기 수학식 2에 따른 부하 전력 증가분을 결정하는데 이용된다.
3. 평균 사용 전력량 예측 파형 결정.
외기온도 및 과거 데이터를 이용한 평균 사용 전력량 예측 파형은 평균 사용전력량과 외기 온도 예측을 통해 결정된 부하 전력 증가분으로부터 결정된다.
상기 수학식 3을 참조하면, 평균 사용 전력량 예측 파형(PPW)은 상기 수학식 1에서 결정된 평균 사용전력량(Pav)에 상기 수학식 2에서 결정된 외기 온도 예측을 통한 부하 전력 증가분(ΔPT)의 편차로서 결정될 수 있다.
4.
SR
-
Index
결정.
상기 수학식 4를 참조하면, SR-Index는 상기 수학식 3에서 결정된 평균 사용 전력량 예측 파형(PPW)과 전일 실시간 요금의 평균 파형(RTP)과의 곱으로 결정될 수 있다.
따라서, SR-Index는 과거 데이터, 기상 예측을 고려하여 예측 계산된 시간대별 최대 전력과 최저 전력에 대해 적분한 값에 대한 평균을 통해 당일 사용해야 하는 에너지 비용이 최저금액에 맞춰질 수 있도록 자동 계산된 값을 '기준값'으로 한다. SR-Index의 기준값은 '0'으로 설정하는데, 과거 데이터 및 기상예측 등을 통한 예측 알고리즘의 일예인 퍼지 예측 알고리즘을 적용하여 단위 건물별로 '0'으로 결정하고, 적응적이고 효율적인 에너지 관리를 위해 1일 1회 결정하며 365회/년 단위로 변경된다.
다시 도 5에 도시된 그래프를 참조하면, 균등 제어부(115) 지수 결정부(114)에서 결정되는 에서 수행되는 에너지 비용을 기준값에 수렴하도록 하는 하기 위한 소비 전력의 실시간 제어 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에 도시된 그래프의 y축에 표시된 제어 단계에서 0은 에너지 비용이 기준 대역에서 기준값에 수렴하는 것을 의미하고, 그래프의 y축에 표시된 제어 단계 중 +1, +2, +3, 및 +4의 경우 상기 제1 제어 단계를 의미하며, 상기 그래프의 y축에 표시된 제어 단계 중 -1, -2, -3, 및 -4의 경우 상기 제2 제어 단계를 의미할 수 있다.
또한, 예를 들어 상기 제어 단계 중 0의 경우 상기 에너지 비용이 상기 기준 에너지 비용에 대하여 10%를 초과하지 않거나 또는 10% 미만인 경우일 수 있고, 상기 제어 단계 중 +1의 경우 상기 에너지 비용이 상기 기준 에너지 비용에 대하여 10% 내지 20% 초과인 경우, 상기 제어 단계 중 +2의 경우 상기 에너지 비용이 상기 기준 에너지 비용에 대하여 20% 내지 30% 초과인 경우일 수 있으며, 상기 제어 단계 중 -1의 경우 상기 에너지 비용이 상기 기준 에너지 비용에 대하여 10% 내지 20% 미만인 경우, 및 상기 제어 단계 중 -2의 경우 상기 에너지 비용이 상기 기준 에너지 비용에 대하여 20% 내지 30% 미만인 경우일 수 있다.
또한, 상기와 같이 제시되는 퍼센트(%)는 이에 한정하는 것은 아니며 상기 기준 에너지 비용에 따라 변경될 수 있다.
또한, 기상 이변이나 건물 또는 설비들에서 발생되는 이벤트와 같은 변수에 따라 에너지 소비 형태가 달라지는 경우 이를 반영하여 도 5에 도시된 그래프에 나타나는 에너지 사용 패턴을 수정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 에너지에서 변수를 반영한 데이터 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.
관리 대상 건물의 실내 온도를 +1도 올리거나 내리는데 필요한 에너지를 계산하고, 해당 건물에 대한 과거 데이터로부터 평균 및 전일 에너지 사용 데이터 및 에너지 예측 파형을 수치화한다. 그리고, 과거 또는 전일의 최대온도 및 최저온도를 수치화하고, 기상예보에 의한 최대 온도 및 최소 온도에 관한 정보를 수집한다. 이를 토대로 과거의 온도 대비 기상예보를 반영하여 관거 에너지 데이터 패턴 대비 변수를 반영한 에너지 데이터 패턴간의 온도차를 계산하고, 온도차에 해당하는 필요 에너지를 도출해낸다. 이와 같은 절차에 따라 도 7에 도시된 것처럼 과거 에너지 데이터 패턴을 변수를 반영한 데이터 패턴으로 변경 수정할 수 있다.
한편, SR-Index에 따라 순차 제어하는 방식에 대해서는 이하 도 8을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템에서 디스플레이부의 다른 예를 나타내는 도면으로, 구체적으로는 SR-Index에 따라 단계별 순차 제어를 수행하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 것이다.
도 5에 도시된 것과 같은 그래프로부터 도출한 SR-Index에 따라, 도 8에 도시된 것처럼 제어 단계 중 SR-Index가 '0' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)는 현재 상태를 유지하여 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 또는 전력 저장 장치의 정상 운전이 이루어지도록 한다.
그리고, 제어 단계 중 SR-Index가 '1' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)는 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 중 발전기에서의 전등 및 전열 동력을 감소시키거나 조명 중 창고, 빈 강의실, 또는 공조실의 조명을 소등하여 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어 단계 중 SR-Index가 '2' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)에서는 미리 저장된 빙축열/축열을 활용할 수 있다. 또한, 추가로 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 중 추가로 발전기에서의 일반 동력을 감소시키거나 조명 중 중앙복도의 조명을 소등하여 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어 단계 중 SR-Index가 '3' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)에서는 스퀀스 제어를 수행할 수 있다. 구체적인 예로, 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 중 추가로 발전기의 수냉식 및 공냉식 에어컨의 출력을 감소시키거나 조명 중 통신실, 기계실, 또는 화장실의 조명을 소등하여 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어 단계 중 SR-Index가 '4' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)에서는 건물 내 설치된 발전기를 가동하여 보조전력을 사용할 수 있다. 또한, 제어 방식으로는 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 중 추가로 공조 및 휀코일의 출력을 감소시키거나 조명을 전체 소등한 후 꼭 필요한 조명의 경우만 수동으로 점등시켜 건물 또는 시설물(B) 내의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 제어 단계 중 SR-Index가 '-1' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)에서는 통신용 축전지를 충전하거나 건물 또는 설비 내의 복수 개의 부하 중 급수 탱크용 모터를 동작시켜 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 증가시킬 수 있다.
그리고, 제어 단계 중 SR-Index가 '-2' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115) 에서는 추가로 건물 또는 설비내의 복수 개의 부하 중 보일러 급탕용 모터를 동작시켜 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 증가시킬 수 있다.
또한, 제어 단계 중 SR-Index가 '-3' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115)는 추가로 건물 또는 설비내의 복수 개의 에너지 저장 장치 중 제빙기 및 축열기를 동작시켜 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 증가시킬 수 있다.
또한, 제어 단계 중 SR-Index가 '-4' 영역에 위치하는 경우 균등 제어부(115) 는 추가로 건물 또는 설비 내의 복수 개의 에너지 저장 장치 중 축전지를 동작시켜 건물 또는 설비 내의 소비 전력량을 증가시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템의 시설별 순차제어방안의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9에서는 시설별로 SR-Index에 따라 단계별 에너지 사용 감축요소 우선 순위 및 에너지 추사사용 요소 우선순위를 나타낸 것이다. 각 설비별로 SR-Index에 따라 시행되는 에너지 감축 제어대상에 대해서는 상기 도 8에서 상술한 설명과 중복되므로 동일한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 단위 건물 또는 설비에서의 최적 운전 상태를 제공하기 위해 부하 용량 대비 순차제어방식을 통해 각 부하별 미리 설정된 에너지 관리 제어 방안이 적용된다.
그러나, 스마트 그리드 기반의 에너지 관리 시스템에서는 제어 대상이 되지 않는 부하들도 함께 고려하여 균등 제어를 수행하는 기준이 될 수 있음으로 , 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 균등 제어 시스템에서 부하 총량을 기준으로 균등 제어를 수행하기 위한 알고리즘의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 에너지 균등 제어 시스템은, 순차제어를 위한 지수 결정시 에너지 제어 가능 부하 및 에너지 제어 불가한 부하를 함께 고려하여 SR-Index를 결정할 수 있다.
일반적으로, 통신망 운영 및 네트워크 서비스를 제공하기 위해 소비되는전력 에너지는 제어 불가 에너지원에 해당되고, 건물 또는 설비등에서 사용되는 전력 에너지는 제어 가능 에너지원으로 볼 수 있다.
도 10을 참조하면, 전력 통신망 운영 및 서비스는 일반적으로 사용자들이 전력을 소비하는 시간대가 아닌 심야시간에 운영됨에 따라 소비 전력량 패턴이 건물 등에서 나타내는 소비 전력량 패턴과 상호 대창적으로 나타난다. 구체적으로, 건물 등에서 사용 전력량에 따른 전력량 비용이 최소 대역에 해당하는 일정 시간 대역에서 전력 통신망 운영에 사용되는 전력량에 따른 전력량 비용은 최고 대역에 해당할 수 있다.
따라서, 건물의 특성에 따라 에너지 관리 수행시, 제어 가능 대상과 제어 불가능 대상을 혼합하여 SR-Index를 산출하고, 균등 제어를 수행한다.
특히, S/G 실시간 요금제도 하에서 저렴한 시간대에 해당 건물이 특정한 목적 또는 사유로 인하여(예를 들어, 통신사의 경우 2010년 천안함 폭침으로 인하여 심야시간에 통신 DATA 사용량이 폭주로 인한 에너지 소비 급증한 경우 또는 이미 한계 전력에 도달 하는 경우) 저렴한 S/G 요금이 오히려 피크전력의 초과를 불러오는 문제점이 방지 하는 것을 SR-Index 균등 제어를 통해 방지가 가능하다.
이는 각각의 대상에서 산출되는 에너지 사용 패턴 그래프를 혼합하여 현재의 주야간 차등요금제도 기반, 스마트 그리드(Smart Grid) 실시간 요금 제도 기반, 균등 계약 전력 요금제도(Contact Price for the Regulating Energy)기반 환경에서 최적의 에너지 비용을 절감할 수 있다.
또한, 복수 개의 건물 또는 시설물, 또는 복수 개의 지역을 군의 형태로 구성한 후 스마트 그리드 기반의 균등 계약 전력 요금제 환경에서 상기 형성된 군에 대한 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비 제어가 가능해지므로 시스템의 광역 구성 및 구성 비용의 절감이 가능해진다.
또한, 스마트 그리드 기반의 에너지 마켓을 통하여 복수 개의 에너지 공급원 중 현재 최저 에너지 공급 요금을 갖는 에너지 공급원을 선택한 후 선택된 최저 에너지 공급 요금을 실시간으로 적용할 수 있으므로 에너지 비용 절감이 신속하게 이루어질 수 있다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (23)
- (a) 건물 또는 설비들의 실시간 소비 전력량에 따른 현재의 에너지 비용을 실시간으로 산출하는 단계;
(b) 상기 현재의 에너지 비용과 미리 연산된 에너지 비용 기준값 대역을 실시간으로 비교하여 지수로 결정하는 단계; 및
(c) 상기 비교 결과, 상기 현재의 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 상기 에너지 비용이 상기 결정된 지수에 추종하도록 상기 건물 또는 시설물의 소비 전력량을 미리 설정된 제어우선순위에 따라 실시간으로 순차 제어하는 단계를 포함하며,
상기 지수는,
제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별로 결정되며, 상기 (a) 단계에서 산출된 상기 현재의 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 토대로 대응되는 제어 단계를 나타내기 위해 소정의 퍼지 예측 알고리즘에 따라 수치화된 정보인 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 지수는,
제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별로 에너지 사용에 따른 지출 비용이 평균 사용 요금을 기준으로 초과 및 미달되는 정보를 순차적으로 지수화한 정보이고,
상기 (c) 단계는,
상기 제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별 측정되는 실시간 사용 에너지가 상기 지수에 수렴하도록 추종제어(follow-up control)하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 건물 또는 설비에서의 일일 평균 사용 전력량을 결정하는 단계;
기상예측을 통한 외기온도에 의한 부하 변수를 고려하여 외기 온도에 따라 예측되는 부하 전력 증가분 및 익일에 발생하는 건물 용도별 이벤트에 의한 부하 전력 증가분 중 적어도 하나를 포함하여 공조설비 부하 전력 증가분을 결정하는 단계; 및
상기 공조설비 부하 전력 증가분을 반영한 상기 평균 사용 전력량에 실시간 에너지 요금을 반영하여 상기 지수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 3항에 있어서,
상기 일일 평균 사용 전력량을 결정하는 단계는,
과거 일일 주, 월, 년 최대/최저 전력 에너지량 및 전일 시간 별 전력 에너지 단가를 통하여 에너지 비용 기준값으로 상기 일일 평균 사용 전력량을 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 3항에 있어서,
상기 지수를 결정하는 단계는,
상기 평균 사용 전력량에 상기 공조설비 부하 전력 증가분을 반영하여 최대, 최저 대역 및 평균 전력 사용량에 대해 예측하고, 평균 사용 전력량 예측 파형을 생성하는 단계; 및
상기 평균 사용 전력량 예측 파형에 전일 실시간 에너지 요금의 평균 파형을 곱하여 당일 사용하는 총 에너지 소비비용이 최저 금액이 되도록 상기 지수를 자동 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 3항에 있어서,
상기 지수를 결정하는 단계는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값으로부터 기 설정된 일정 범위의 기준값 대역 내 수렴하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하는 경우,
상기 지수에 따라 기 설정된 제1 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 감소시키는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역에 미만인 경우,
상기 지수에 따라 기 설정된 제2 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 증가시키는 단계인 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (c)단계는,
상기 건물 또는 설비별 각각의 부하 특성을 반영하여 상기 지수에 따라 독립적으로 설정된 제어대상을 순차적으로 제어하며,
상기 제어대상에 따른 부하별 순차 제어 결과를 피드백 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제 1항에 있어서,
에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량 및 상기 에너지 공급 요금과 상기 사용 전력량에 따라 결정되는 상기 건물 또는 설비의 사용 전력량에 따른 에너지 비용 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 정보 이미지를 디스플레이부의 일면에 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제10항에 있어서,
상기 에너지 정보 이미지는 시계 형태로 표시되고, 상기 에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량, 상기 건물 또는 설비별 에너지 공급요금에 사용전력량이 합산된 에너지 비용은 각각 시침, 분침, 초침을 나타내는 서로 다른 길이의 막대 그래프로 출력되는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 제11항에 있어서,
상기 서로 다른 길이의 막대 그래프는,
상기 막대 그래프에 대응되는 표시량이 증가하는 경우 각각 기 설정된 시간을 기준으로 상기 에너지 정보 이미지상에서 외측으로 영역이 확장되고,
상기 막대 그래프에 대응되는 표시량이 감소하는 경우 각각 기 설정된 시간을 기준으로 상기 에너지 정보 이미지상에서 내측으로 영역이 축소되는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법. - 건물 또는 시설물의 소비 전력량에 에너지 공급 요금을 반영하여 에너지 비용을 실시간으로 산출하는 에너지 비용 산출부;
상기 에너지 비용과 미리 결정된 에너지 비용 기준값 대역을 실시간으로 비교하여 지수로 결정하는 에너지 지수 결정부;
상기 비교 결과 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준 대역을 초과하거나 또는 미만인 경우, 상기 에너지 비용이 상기 결정된 지수에 추종하도록 상기 건물 또는 시설물의 소비 전력량을 미리 설정된 제어우선순위에 따라 실시간으로 순차 제어하는 균등 제어부; 및
상기 에너지 비용 및 상기 비교 결과를 일정 영역에 실시간으로 출력하는 에너지 관리 표시부를 포함하며,
상기 지수는,
제어 대상이 되는 단위 건물 또는 단위 설비별로 결정되며, 상기 에너지 비용 산출부에서 산출된 상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 토대로 대응되는 제어 단계를 나타내기 위해 소정의 퍼지 예측 알고리즘에 따라 수치화된 정보인 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 균등 제어부의 제어 대상이 되는 부하군을 더 포함하고,
상기 부하군은,
상기 균등 제어부에서 수행되는 에너지 균등 제어를 통해 건물 내 설치된 복수의 설비를 순차적으로 제어하는 절감순차제어 부하군;
상기 균등 제어부에서 에너지 균등 제어시 여분의 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 부하군;
상기 균등 제어부에서 에너지 균등 제어시, 에너지 소비 시간을 상대적으로 낮은 지수 대역으로 이동시키는 에너지 소비시간 이동 부하군;
상기 균등 제어부의 에너지 균등 제어 방식과 독립된 자체 에너지 제어 방식에 따라 에너지가 제어되는 요소기술 적용 부하군; 및
상기 건물에서 소비되는 에너지 총량 기준에 지속적으로 포함되고 에너지 제어 대상에 불포함되는 제어불가 부하군을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제 13항에 있어서,
상기 에너지 지수 결정부는,
상기 건물 또는 시설물에서의 과거 일일 주, 월, 년 최대/최저 전력 에너지량 및 전일 시간 별 전력 에너지 단가를 통하여 에너지 비용 기준값으로 일일 평균 사용 전력량을 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 에너지 지수 결정부는,
상기 일일 평균 사용 전력량에 기상예측을 통한 외기온도에 의한 부하 변수를 고려하여 외기 온도에 따라 예측되 부하 전력 증가분 및 익일에 발생하는 건물 용도별 이벤트에 의한 부하 전력 증가분 중 적어도 하나를 포함하는 공조설비 부하 전력 증가분을 반영하고,
상기 공조설비 부하 전력 증가분이 반영된 상기 평균 사용 전력량에 실시간 에너지 요금을 반영하여 상기 지수를 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 에너지 지수 결정부는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값으로부터 미리 결정된 일정 범위의 기준값 대역 내 수렴하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 균등 제어부는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역을 초과하는 경우,
상기 지수에 따라 기 설정된 제1 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 감소시키는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 균등 제어부는,
상기 에너지 비용이 상기 에너지 비용 기준값 대역에 미만인 경우,
상기 지수에 따라 기 설정된 제2 제어 단계에 기초하여 상기 건물 또는 시설물 내의 복수 개의 부하, 전력 저장 장치, 또는 발전 장치를 순차 제어하여 상기 에너지 비용을 상기 에너지 비용 기준값에 수렴하도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 에너지 관리 표시부는,
에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량 및 상기 에너지 공급 요금과 상기 사용 전력량에 따라 결정되는 상기 건물 또는 설비의 사용 전력량에 따른 에너지 비용 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 정보 이미지를 디스플레이부의 일면에 출력하는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제20항에 있어서,
상기 에너지 정보 이미지는 시계 형태로 표시되고, 상기 에너지 공급 요금, 상기 건물 또는 설비별 사용 전력량, 상기 건물 또는 설비별 에너지 공급요금에 사용전력량이 합산된 에너지 비용은 각각 시침, 분침, 초침을 나타내는 서로 다른 길이의 막대 그래프로 출력되는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 서로 다른 길이의 막대 그래프는,
상기 막대 그래프에 대응되는 표시량이 증가하는 경우 각각 기 설정된 시간을 기준으로 상기 에너지 정보 이미지상에서 외측으로 영역이 확장되고,
상기 막대 그래프에 대응되는 표시량이 감소하는 경우 각각 기 설정된 시간을 기준으로 상기 에너지 정보 이미지상에서 내측으로 영역이 축소되는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템. - 제20항에 있어서,
상기 에너지 관리 표시부는,
상기 에너지 비용 및 상기 에너지 비용 기준값에 대한 실시간 비교 결과를 소정의 그래프 이미지를 통해 출력하며,
상기 그래프는 일 축을 시간 단위로 하고, 다른 축을 상기 건물 또는 설비별로 기 설정된 지수별 제어단계를 나타내는 것을 특징으로 하는 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110095135A KR101493264B1 (ko) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110095135A KR101493264B1 (ko) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130031515A true KR20130031515A (ko) | 2013-03-29 |
| KR101493264B1 KR101493264B1 (ko) | 2015-02-17 |
Family
ID=48180648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20110095135A KR101493264B1 (ko) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101493264B1 (ko) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160052029A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-12 | 현대오토에버 주식회사 | 건물 에너지 관리 지수 측정 시스템 기반 경향 분석 서비스 제공 방법 및 시스템 |
| KR101687816B1 (ko) * | 2015-10-05 | 2016-12-20 | (주)에스아이티 | 에너지 효율 평가 방법 및 그 장치 |
| KR20180003052A (ko) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) | 전력 저장 장치 |
| KR20180061119A (ko) * | 2018-05-28 | 2018-06-07 | 주식회사 에코시안 | Bems 예측평가 시스템 및 방법 |
| KR20180111177A (ko) * | 2017-03-31 | 2018-10-11 | 한국전력공사 | 건물 에너지 관리 시스템 및 관리 방법 |
| WO2020067608A1 (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | (주)아이엠 | 생산에너지 저감을 위한 지능형 공장 에너지 관리 시스템 |
| CN116995674A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-03 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | 一种基于aem实现的智能能源调度方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102305810B1 (ko) | 2020-11-23 | 2021-09-30 | (주)선진콘트롤엔엑세스 | 에너지 분배를 이용한 건물 에너지 관리방법과 에너지 관리장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1310142B1 (it) | 1999-08-20 | 2002-02-11 | Merloni Elettrodomestici Spa | Dispositivo, sistema e metodo per il monitoraggio di una utenzaelettrica domestica, in particolare un elettrodomestico. |
| JP4104520B2 (ja) | 2003-09-30 | 2008-06-18 | 株式会社日立製作所 | 電力負荷平準化システム |
| JP5394085B2 (ja) * | 2009-01-29 | 2014-01-22 | 株式会社インティ | 省エネルギー支援システム及び省エネルギー支援プログラム |
| KR101146670B1 (ko) | 2009-12-16 | 2012-05-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법 |
-
2011
- 2011-09-21 KR KR20110095135A patent/KR101493264B1/ko active IP Right Grant
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160052029A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-12 | 현대오토에버 주식회사 | 건물 에너지 관리 지수 측정 시스템 기반 경향 분석 서비스 제공 방법 및 시스템 |
| KR101687816B1 (ko) * | 2015-10-05 | 2016-12-20 | (주)에스아이티 | 에너지 효율 평가 방법 및 그 장치 |
| KR20180003052A (ko) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) | 전력 저장 장치 |
| KR20180111177A (ko) * | 2017-03-31 | 2018-10-11 | 한국전력공사 | 건물 에너지 관리 시스템 및 관리 방법 |
| KR20180061119A (ko) * | 2018-05-28 | 2018-06-07 | 주식회사 에코시안 | Bems 예측평가 시스템 및 방법 |
| WO2020067608A1 (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | (주)아이엠 | 생산에너지 저감을 위한 지능형 공장 에너지 관리 시스템 |
| CN116995674A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-03 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | 一种基于aem实现的智能能源调度方法 |
| CN116995674B (zh) * | 2023-09-26 | 2023-12-15 | 深圳稳石氢能科技有限公司 | 一种基于aem实现的智能能源调度方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101493264B1 (ko) | 2015-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11159022B2 (en) | Building energy optimization system with a dynamically trained load prediction model | |
| US11163271B2 (en) | Cloud based building energy optimization system with a dynamically trained load prediction model | |
| CN108306418B (zh) | 具有多需量计费型成本优化的建筑物能量存储系统 | |
| US11201491B2 (en) | Method for balancing frequency instability on an electric grid using networked distributed energy storage systems | |
| KR20130031515A (ko) | 에너지 비용 절감을 위한 에너지 균등 제어 방법 및 시스템 | |
| Yoon et al. | Multiple power-based building energy management system for efficient management of building energy | |
| McLarty et al. | Micro-grid energy dispatch optimization and predictive control algorithms; A UC Irvine case study | |
| CA2831621C (en) | A computer implemented electrical energy hub management system and method | |
| US20140257584A1 (en) | Energy management system, energy management method, medium, and server | |
| JP5921390B2 (ja) | エネルギー管理システム、エネルギー管理方法、プログラムおよびサーバ装置 | |
| JP5204819B2 (ja) | エネルギマネジメントシステムおよびエネルギマネジメント方法 | |
| US11663541B2 (en) | Building energy system with load-following-block resource allocation | |
| JP6009976B2 (ja) | エネルギー管理システム、エネルギー管理方法、プログラムおよびサーバ | |
| Widmann et al. | Enabling CHP units for electricity production on demand by smart management of the thermal energy storage | |
| Zhang et al. | The performance of a grid-tied microgrid with hydrogen storage and a hydrogen fuel cell stack | |
| KR101544463B1 (ko) | 마이크로그리드 기반의 수용가 에너지 관리 방법 및 시스템 | |
| US20220352717A1 (en) | Demand response of loads having thermal reserves | |
| JP2014526230A (ja) | 電力装置 | |
| Vrettos et al. | Maximizing local PV utilization using small-scale batteries and flexible thermal loads | |
| US20200193345A1 (en) | Cost optimization of a central energy facility with load-following-block rate structure | |
| Li et al. | PV integration in Low-Voltage feeders with Demand Response | |
| Rottondi et al. | An energy management system for a smart office environment | |
| Daryanian et al. | Sizing of electric thermal storage under real time pricing | |
| KR20130048140A (ko) | 에너지 주요성과 지표를 이용한 에너지 절감방법 | |
| Bagwan et al. | Audit and analysis of energy utilization in engineering institution buildings in maharashtra |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |