KR20160042725A

KR20160042725A - 전력수요관리 제어방법

Info

Publication number: KR20160042725A
Application number: KR1020140137069A
Authority: KR
Inventors: 김태영
Original assignee: 김태영
Priority date: 2014-10-11
Filing date: 2014-10-11
Publication date: 2016-04-20

Abstract

전력수요관리 제어방법이 개시된다.
(a1) CBL이 제어서버에 저장되는 단계;
(a2) 상기 제어서버에 감축량이 저장되는 단계;
(a3) 상기 제어서버에 전력사용처가 실시간으로 전력을 사용한 양에 해당하는 실시간 사용 전력량이 전송되는 단계;
(a4) 전력공급처가 전력감축을 지시할 경우, 상기 제어서버는 상기 CBL에서 상기 감축량을 뺀 통제 전력량의 전력을 상기 전력사용처가 사용하도록 상기 실시간 사용 전력량으로부터 상기 통제 전력량을 뺀 만큼의 전력량을 줄이도록 상기 전력사용처의 부하를 제어하여 줄이는 단계를 포함하는 전력수요관리 제어방법이 제공된다.

Description

전력수요관리 제어방법{controling method of electric needs}

본 발명은 전력수요관리 제어방법에 관한 것으로서, 전력감축이 필요한 시간에 최적의 효율로 전력수요처의 전력사용량을 제어하는 전력수요관리 제어방법에 관한 것이다.

전기 에너지는 열, 동력 등 다양한 에너지원으로 변환이 가능한 것으로서, 현대사회에서는 없어서는 안 될 필수적인 자원이다.

전기 에너지는 화력, 원자력, 풍력, 태양광 등의 에너지원으로부터 생산하며, 현실적으로는 경제적인 측면에서 원자력 및 화력이 주요한 생산방식이다. 그러나, 원자력 발전소나 화력 발전소는 설비에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 님비현상으로 지자체들이 설비의 도입을 꺼리는 실정이다.

특히, 전력은 여름과 겨울철과 같이 특정한 시기에 피크를 이루는 데, 이러한 피크 시기를 위해서 새롭게 발전설비를 건설하는 것은 효과적이지 않다.

따라서, 최근에는 발전소를 새롭게 설립하는 것보다 전력사용이 급격히 증가하는 피크 시기에 전력수요를 효과적으로 관리함으로써, 새로운 발전소의 증설 없이 효과적으로 전력을 공급하는 정책이 수행되고 있다.

따라서, 평상시 전력사용처의 전력사용방식 및 사용량을 측정하여 전력공급처가 원하는 시점에 효과적으로 전력사용을 제어할 수 있는 방법이 필요하다.

이와 관련된 기술로는 한국공개특허 제10-2011-0033035호(전력 생산장치, 전력 수요장치, 전력제어 시스템 및 전력 제어방법)이 있다.

본 발명은 전력공급처가 감축지시가 있을 경우, 통제 전력량으로 전력사용처가 전력을 사용하도록 자동으로 제어하는 전력수요관리 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

(a1) CBL이 제어서버에 저장되는 단계;

(a2) 상기 제어서버에 감축량이 저장되는 단계;

(a3) 상기 제어서버에 전력사용처가 실시간으로 전력을 사용한 양에 해당하는 실시간 사용 전력량이 전송되는 단계;

(a4) 전력공급처가 전력감축을 지시할 경우, 상기 제어서버는 상기 CBL에서 상기 감축량을 뺀 통제 전력량의 전력을 상기 전력사용처가 사용하도록 상기 실시간 사용 전력량으로부터 상기 통제 전력량을 뺀 만큼의 전력량을 줄이도록 상기 전력사용처의 부하를 제어하여 줄이는 단계를 포함하는 전력수요관리 제어방법이 제공된다.

또한,

상기 전력사용처의 부하는 즉시 전력을 차단할 수 있는 A그룹과 소정의 시간이 지난 후 전력을 차단할 수 있는 B그룹으로 나누어 관리되며,

상기 (a4) 단계에서

상기 A그룹의 부하를 먼저 차단하고, 추후 상기 B그룹의 부하를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력수요관리 제어방법이 제공된다.

또한,

상기 전력사용처는 복수로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력수요관리 제어방법이 제공된다.

본 발명은 전력공급처가 감축지시가 있을 경우, 통제 전력량으로 전력사용처가 전력을 사용하도록 자동으로 제어하는 전력수요관리 제어방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 전력수요관리 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수요관리 제어방법의 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수요관리 제어방법을 설명하기 위한 그래프.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하에서 언급된 "전력공급처"는 발전회사로부터 전기를 구매하여 전기를 판매하는 회사, 또는 전력계통을 안정적으로 운영하는 계통운영자, 또는 자신이 직접 발전하여 소비자에게 전력을 공급하는 발전사업자일 수 있다.

이하에서 언급된 "CBL"은 Customer Base Load의 약자로서, 전력사용처 과거 전력사용 정보를 활용하여 현재 및 미래의 전력소비량을 예측하는 값이다.

이하에서 언급된 "실시간"은 전력공급처(20) 또는 전력사용처(10)에 설치된 전력사용량 계측장비로부터 제공되는 데이터로 제어서버(31)에 확보된 시점을 의미한다. 예를 들어, 전력사용처(10)가 20분 전부터 15분 동안 사용한 전력사용량이 데이터로 변환되어 제어서버(31)에 전송되면, 전송된 시점이 전력사용처(10)가 실시간으로 사용하는 전력량이 된다. 이는, 전력사용처(10)가 사용하는 전력량을 제어서버(31)가 공급받는 동안 시차가 발생하기 때문이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 전력수요관리 제어시스템의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수요관리 제어방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력수요관리 제어방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명의 전력수요관리 제어시스템(100)은 전력수요가 급증하는 피크 타임에, 전력사용처(10)의 전력사용을 차단하여, 전력수요를 줄여줌으로써, 효과적으로 전력사용을 제어하기 위한 시스템이다.

전력공급처(20, 한국의 예를 들면, 한국전력거래소 또는 한국전력공사)는 전력수요관리업체(30)와 전력수요를 줄이는 감축량을 설정하고 계약을 한다. 전력공급처(20)가 특정시점(피크타임)에 전력사용을 줄여줄 것을 전력수요관리업체(30)에 지시할 경우, 전력수요관리업체(30)는 감축량만큼 관리하고 있는 전력사용처(10)의 전력사용을 줄여야 한다. 이때, 충실히 목표를 달성할 경우 전력공급처(20)는 전력수요관리업체(30)에게 비용을 지불한다. 한편, 감축량을 달성하지 못할 경우 전력수요관리업체(30)는 전력공급처(20)에게 위약금을 지불해야 한다.

또한, 전력사용처(10)가 효과적으로 전력의 사용량을 줄일 경우, 전력수요관리업체(30)는 전력사용처(10)에게 인센티브를 제공한다.

과거의 수요관리는 시스템적으로 운용되지 않아서, 과도하게 전력사용처(10)의 전력 사용량을 줄이거나, CBL로부터 감축량에 못 미치는 전력사용량을 줄여 전력수요관리업체(30)가 전력공급처(20)에 위약금을 지불하는 상황이 발생하였다.

따라서, 본 전력수요관리 제어시스템(100)은 CBL, 전력수요관리업체(30)가 전력공급처(20)와 계약한 감축량에 관한 데이터를 효과적으로 이용하여, 전력감축 지시가 있을 경우 전력사용처(10)의 전력의 수요를 최적으로 줄일 수 있도록 한다.

이하, 본 전력수요관리 제어시스템(100)을 이용한 전력수요관리 제어방법을 도 2의 순서도와 함께 설명한다.

S11은 CBL이 제어서버(31)에 저장되는 단계이며, S12는 상기 제어서버에 감축량이 저장되는 단계이다.

전력사용처(10)가 과거 전력을 사용한 과거 데이터는 1분 단위, 15분 단위, 30분 단위 등, 시간 단위를 정하여 산정될 수 있다. 전력사용처(10)의 전력 사용량은 과거 1년 전의 동일한 시점의 정보일 수 있다. 이러한 전력사용처(10)의 과거 전력 데이터는 함수에 대입하여 CBL(Customer Base Load)이 정해질 수 있다. CBL은 전력사용처(10)가 과거에 사용한 전력량 데이터로부터 현재 또는 미래에 전력사용처(10)가 사용할 전력량으로 함수로 예측한 값이다. 즉, CBL은 과거의 정보로부터 현재 또는 미래를 예측한 값이다. CBL은 1:1 함수로서 과거 데이터 그 자체일 수도 있다.

CBL은 전력사용처(10)에 설치된 전력사용량 계측장치로부터 과거 데이터를 얻어 산정될 수도 있다.

전력공급처(20)와 전력수요관리업체(30)는 해마다 CBL을 기준으로 감축량을 계약한다. 이때, "감축량"은 전력공급처(20)가 이벤트(전력감축 지시)를 발생하여 전력수요관리업체(30)에 전달하면, 전력수요관리업체(30)는 자신들이 관리하는 전력사용처(10)를 통제하여 CBL로부터 얼마나 감축할 것인가에 관한 것이다.

CBL 값이 정해지고, 감축량이 정해지면, 통제 전력량이 정해진다. 그 관계는 아래의 관계식1과 같다. 여기서 "통제 전력량"은 전력공급처(20)가 전력감축을 지시하면, 전력수요관리업체(30)가 전력사용처(10)의 사용전력을 줄여서 소비해야하는 전력량을 의미한다. 즉,전력공급처(20)의 전력감축 지시가 있으면, 전력수요관리업체(30)의 제어서버(31)는 통제 전력량으로 전력사용처(10)가 전력을 사용하도록 전력사용처(10)의 실시간 사용 전력량을 제어한다.

- 관계식 1-

통제 전력량 = CBL- 감축량

한편, CBL 값은 과거 데이터로부터 현재 또는 미래의 전력사용처(10)의 전력 사용량을 예측한 것이기 때문에, 실시간으로 전력사용처(10)가 사용하는 전력량과는 차이가 있다. 전력사용처(10)가 공장일 경우 과거 1년 전보다, 설비를 증설할 수도 있고 감축할 수도 있기 때문이다. 만약 아래의 관계식 2와 같이, 전력사용처(10)의 실시간 사용 전력량에서 감축량을 뺀 값인 S 만큼 전력사용처(10)의 전력을 줄인다면 관계식 2의 S와 관계식 1의 통제 전력량은 일치되지 않는다.

- 관계식 2-

S= 실시간 사용 전력량- 감축량

전력수요관리업체(30)는 어떤 경우라도 전력공급처(20)의 감축지시가 있으면, 관계식 1의 통제 전력량만큼의 전력만 전력사용처(10)가 사용하도록 제어하면 최적이 된다.

예를 들어, 전력공급처(20)에서 전력감축 이벤트를 발령하고, 발령시점의 전력사용처(10)의 CBL이 100(여기서 100은 상대적인 전력 사용량을 수치화한 것임)이라 하자. 전력공급처(20)가 전력수요관리업체(30)가 계약한 감축량이 20이라면, 전력수요관리업체(30)는 전력사용처(10)의 사용 전력을 통제하여 80정도로 사용하도록 해야한다. 여기서 위의 관계식 1(80=100-20)에서 80이 얻어지며, 80은 통제 전력량이 된다.

그런데 이벤트 발생시점에서 전력수요관리업체(30)의 제어서버(31)에서 수집되는 전력사용처(10)들의 전력사용량 합계(실시간 사용 전력량)가 현재 90이라면, 10만 줄여주면 통제 전력량 80에 도달한다. 따라서, 제어서버(31)는 전력사용처(10)의 실시간 사용 전력량을 10만 줄여도 80(통제 전력량)에 도달한다.

반면, 이벤트 발생시점에서 전력사용처(10)의 실시간 사용 전력량이 110이라면, 30을 줄여야 통제 전력량인 80에 도달한다.

S13은 상기 제어서버(31)에 전력사용처(10)가 실시간으로 전력을 사용한 양에 해당하는 실시간 사용 전력량이 전송되는 단계이다.

전력사용처(10)가 실시간으로 사용하는 전력은 초 단위, 분 단위, 15분 단위 등 다양한 시간 단위로 제어서버(31)에 공급될 수 있다. 전력공급처(20)가 실시간 사용 전력량을 제어서버(31)에 전송할 수도 있다. 또한, 전력사용처(10)에 설치된 전력사용량 계측장비가 전력공급처(20)에 실시간 사용 전력량을 제공할 수도 있다.

S14는 전력공급처(20)가 전력감축을 지시할 경우, 상기 제어서버(31)는 상기 CBL에서 상기 감축량을 뺀 통제 전력량의 전력을 상기 전력사용처(10)가 사용하도록 상기 실시간 사용 전력량으로부터 상기 통제 전력량을 뺀 만큼의 전력량을 줄이도록 상기 전력사용처(10)의 부하를 제어하여 줄이는 단계이다.

전력공급처(20)가 전력감축을 지시한다는 것은, 전력공급처(20)의 서버에서 지시하는 것일 수도 있다.

도 3과 같이, 전력공급처(20)가 전력감축을 지시하는 시점(T1)에서의 통제 전력량 80이고, 실시간 사용 전력량이 90이면 10에 해당하는 차이만큼만 전력사용처(10)의 부하를 줄여주면 된다. 이후, 전력공급처(20)에서 전력감축 지시를 중단하는 시점(T2)까지 제어서버(31)는 전력사용처(10)의 전력사용량을 제어하여 통제 전력량만큼만 전력사용처(10)가 전력을 사용하도록 실시간 사용 전력량로부터 전력사용처(10)의 전력 사용량을 제어한다. 그 결과 T1에서 T2 구간은 그래프 G1(통제 전력량)과 같이 될 수 있다.

전력수요관리업체(30)는 전력공급처(20)가 감축을 지시하는 시점부터 일정 시간 동안 통제 전력량에 해당하는 그래프 구간(G1)으로 전력사용처(10)가 전력을 사용하도록 전력사용처(10)의 부하를 줄여주면 된다. 이렇게 되면, 전력수요관리업체(30)는 전력공급처(20)와 계약한 전력량만큼 정확히 감축한다. 더 많이 줄여주는 것은 전력사용량을 줄여서 전력공급처(20)는 손실을 본다. 또한, 적게 줄여주면 피크타임에 적절히 대응하지 않은 것으로서 전력수요관리업체(30)는 계약에 따라 위약금을 전력공급처(20)에게 지불하여야 한다.

한편, 상기 전력사용처(10)의 부하는 즉시 전력을 차단할 수 있는 A그룹과 소정의 시간이 지난 후 전력을 차단할 수 있는 B그룹으로 나누어 관리될 수 있다. 예를 들어, 전력사용처(10)가 공장일 경우, 조명이나 에어컨, 공조기 등과 같은 생산에 직접적으로 관련이 없거나, 전력 차단이 즉시 가능한 그룹을 A그룹으로 지정할 수 있다.

반면, 생산에 관련은 있으나 전력차단되어도 무방한 공정의 기계장치는 B그룹으로 지정할 수 있다.

제어서버(31)는 자체적으로 A그룹 및 B그룹의 전력을 차단할 수 있다. 이때, A 그룹만으로 충분히 감축량을 달성할 수 있을 경우 A 그룹만 제어하여 차단한다.

전력사용처(10)는 복수로 이루어질 수 있으며, 제어서버(31)는 복수의 전력사용처(10)의 전력을 통합적으로 제어할 수 있다. 전력사용처(10)가 복수로 이루어질 경우 복수의 전력사용처(10) 각각의 CBL 이 합쳐서 총합 CBL이 될 수 있다. 또한, 복수의 전력사용처(10)는 실시간 사용 전력량도 총합으로 계산될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

제어시스템(100) 전력사용처(10)
전력공급처(20) 전력수요관리업체(30)

Claims

(a1) CBL이 제어서버에 저장되는 단계;
(a2) 상기 제어서버에 감축량이 저장되는 단계;
(a3) 상기 제어서버에 전력사용처가 실시간으로 전력을 사용한 양에 해당하는 실시간 사용 전력량이 전송되는 단계;
(a4) 전력공급처가 전력감축을 지시할 경우, 상기 제어서버는 상기 CBL에서 상기 감축량을 뺀 통제 전력량의 전력을 상기 전력사용처가 사용하도록 상기 실시간 사용 전력량으로부터 상기 통제 전력량을 뺀 만큼의 전력량을 줄이도록 상기 전력사용처의 부하를 제어하여 줄이는 단계를 포함하는 전력수요관리 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 전력사용처의 부하는 즉시 전력을 차단할 수 있는 A그룹과 소정의 시간이 지난 후 전력을 차단할 수 있는 B그룹으로 나누어 관리되며,
상기 (a4) 단계에서
상기 A그룹의 부하를 먼저 차단하고, 추후 상기 B그룹의 부하를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력수요관리 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 전력사용처는 복수로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력수요관리 제어방법.