KR20210115412A - Bidirectional stratified thermal storage system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양방향 계간 축열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 계간축열 시스템을 통해 획득되는 열생산량과 부하에 의해 소모되는 열 소비량을 예측하여 열네트워크의 열 흐름을 제어하는 양방향 계간 축열 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a bidirectional quarterly heat storage system, and more particularly, to a bidirectional quarterly heat storage system that controls the heat flow in a heat network by predicting the amount of heat produced through the quarterly heat storage system and the heat consumption consumed by the load. .
열에너지 네트워크란 열원 및 수용가가 열매체를 수송하는 배관으로 연계되어 열에너지를 공급하는 시스템으로서, 기존의 지역난방 방식이 열에너지 네트워크 시스템의 일종이다.A heat energy network is a system in which a heat source and a consumer are connected to a pipe that transports a heating medium to supply heat energy, and the existing district heating method is a type of heat energy network system.
종래의 열에너지 네트워크 시스템은 사업자가 수요자에게 일방적으로 열에너지를 공급하는 형태인 국한된 범위의 열 공급 방식이었다. 최근에는 이러한 단방향적 열에너지 네트워크 방식에서 더 나아가 사업자가 수요자에게 열에너지를 공급할 뿐만 아니라, 수요자측에서 잉여열이 발생하는 경우, 수요자로부터의 열에너지를 활용하는 열거래 기반의 열에너지 네트워크 시스템이 대두되고 있다.The conventional heat energy network system was a heat supply method of a limited range, in which a business operator unilaterally supplies heat energy to a consumer. Recently, in addition to this unidirectional heat energy network method, a heat transaction-based heat energy network system that not only supplies heat energy to the consumer but also utilizes the heat energy from the consumer when surplus heat is generated on the consumer side is emerging.
한편 종래의 열 에너지 시스템은 열부하(수요)와 열생산량(공급)을 고려하지 않은 시스템이므로 효율적인 열 흐름을 제어하기 어렵다는 문제점이 존재하였다. On the other hand, the conventional thermal energy system has a problem in that it is difficult to efficiently control the heat flow because it is a system that does not consider the heat load (demand) and the heat production (supply).
본 발명은 열부하(수요)와 열생산량(공급)을 예측하여 계간축열 시스템과 열네트워크 시스템 간의 효율적인 관리를 가능하게하는 양방향 계간 축열 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a bi-directional thermal storage system that enables efficient management between a quarterly heat storage system and a heat network system by predicting heat load (demand) and heat production (supply).
본 발명은 열생산 및 열소비가 가능한 적어도 하나의 수용가와 열순환을 위한 열네트워크 펌프를 포함하는 열네트워크; 집열기에 의해 수집된 열을 공급받는 계간축열조; 상기 열네트워크로부터 환수되는 열을 공급받는 심야축열조; 상기 심야축열조로 공급되는 열의 온도를 상승시키는 히트펌프; 및 상기 수용가에 의해 생산 또는 소비되는 열과 상기 집열기를 통해 생성되는 열에 기반하여 상기 히트펌프 및 상기 열네트워크 펌프를 제어함으로써 계간 축열 시스템과 상기 열네트워크간의 열흐름을 제어하는 제어장치를 포함하는 양방향 계간 축열 시스템을 제공한다.The present invention relates to a heat network comprising at least one consumer capable of heat production and heat consumption and a heat network pump for heat circulation; a quarterly heat storage tank supplied with heat collected by a collector; a late-night heat storage tank receiving heat returned from the heat network; a heat pump for increasing the temperature of the heat supplied to the late-night heat storage tank; and a control device for controlling the heat flow between the quarterly heat storage system and the heat network by controlling the heat pump and the heat network pump based on the heat produced or consumed by the consumer and the heat generated through the collector. A heat storage system is provided.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 제어 이전 미리 설정된 기간 동안의 상기 수용가에 의해 생산 또는 소비되는 열을 분석하여 제어 이후 미리 설정된 기간 동안 상기 집열기를 통해 생성되는 생성열의 양 및 열네트워크의 열부하를 예측하고 비교하여, 히트펌프의 온 오프를 제어하는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment, the control device analyzes the heat produced or consumed by the consumer for a preset period before control, and the amount of heat generated through the collector for a preset period after control and the heat load of the heat network By predicting and comparing, it is characterized in that the on-off of the heat pump is controlled.
일 실시예에 따르면, 비교 결과에 따라 예측된 생성열의 양 보다 예측된 열부하가 더 많은 경우, 상기 생성열을 상기 열네트워크에 직접 공급하고, 심야축열조에 의해 축열된 열을 열네트워크에 공급하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, when the predicted heat load is greater than the predicted amount of generated heat according to the comparison result, the generated heat is directly supplied to the heat network, and the heat stored by the late-night heat storage tank is supplied to the heat network. do it with
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 상기 예측된 열부하가 상기 심야축열조에 축열된 열보다 더 많은 경우, 히트펌프를 온시켜 상기 심야축열조를 축열시키는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, when the predicted heat load is greater than the heat stored in the late-night heat storage tank, the control device turns on a heat pump to store heat in the late-night heat storage tank.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 상기 예측된 열부하와 히트펌프 용량에 기초하여 운전 요구시간을 계산하여, 심야 시간 중에서 상기 운전 요구시간만큼 상기 히트펌프를 온시키는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the control device calculates an operation request time based on the predicted heat load and the heat pump capacity, and turns on the heat pump for the operation request time during the late night time.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 최대 부하 예상 시간과 겹치지 않도록 상기 히트펌프의 운전 시간을 설정하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the control device sets the operation time of the heat pump so as not to overlap with the expected maximum load time.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 미리 수집된 실시간 전력 요금에 기초하여 상기 히트펌프의 운전 시간을 설정하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the control device sets the operation time of the heat pump based on the real-time electricity rate collected in advance.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 24시간에 대한 제1 열부하 및 한 시간 단위 마다 제2 열부하를 예측하고, 상기 제1 열부하와 상기 제2 열부하가 모두 미리 설정된 기준 이하로 낮아진다고 예측되는 경우, 상기 열네트워크 펌프의 전원을 오프하거나 최저 유량으로 제어하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the control device predicts a first thermal load for 24 hours and a second thermal load for every hour unit, and when it is predicted that both the first thermal load and the second thermal load will be lowered below a preset standard , characterized in that the power of the heat network pump is turned off or controlled to the lowest flow rate.
일 실시예에 따르면, 상기 미리 설정된 기간은 24시간인 것을 특징으로 한다. According to one embodiment, the preset period is characterized in that 24 hours.
일 실시예에 따르면, 상기 제어장치는 기상 데이터를 참조하여 미리 설정된 기간 동안 상기 집열기를 통해 생성되는 열의 양을 예측하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the control device predicts the amount of heat generated through the collector for a preset period with reference to weather data.
본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따르면, 열부하(수요)와 열생산량(공급)을 예측하여 계간축열 시스템과 열네트워크 시스템 간의 효율적으로 운영할 수 있다. According to an embodiment disclosed in the present invention, it is possible to efficiently operate between the quarterly heat storage system and the heat network system by predicting the heat load (demand) and heat production (supply).
본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따르면, 기상데이터와 건물 데이터를 이용하여 열생산량을 정확히 예측할 수 있다. According to an embodiment disclosed in the present invention, it is possible to accurately predict the amount of heat production using weather data and building data.
본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따르면, 열부하보다 부족한 열생산량을 위한 히트펌프를 최대 부하 예상 시간 및/또는 실시간 전력 요금을 참조하여 효율적으로 운용할 수 있다. According to an embodiment disclosed in the present invention, the heat pump for the amount of heat production that is insufficient than the heat load can be efficiently operated with reference to the estimated maximum load time and/or real-time electricity rate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 계간 축열 시스템의 개략적인 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 제1 운영 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 제2 운영 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 제3 운영 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 제4 운영 전략을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic circuit configuration diagram of a bidirectional thermal storage system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a first operation strategy of the control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a second operation strategy of the control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a third operating strategy of the control device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a fourth operation strategy of the control device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 계간 축열 시스템의 개략적인 회로 구성도이다. 1 is a schematic circuit configuration diagram of a bidirectional thermal storage system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 계간 축열 시스템은 계간 축열 시스템과 열네트워크 시스템 및 계간 축열 시스템(100)과 열네트워크 시스템(200)을 제어하는 제어장치(300)를 포함한다. The bidirectional quarterly heat storage system according to an embodiment of the present invention includes a quarterly heat storage system, a heat network system, and a
계간 축열 시스템(100)은 태양열 집열기(110), 계간축열조(120), 심야축열조(130) 및 히트펌프(140)를 포함할 수 있다. The quarterly
계간 축열 시스템(100)은 각각의 구성요소가 배관으로 연결된다. 예를 들어, 태양열 집열기(110)와 계간축열조(120)는 제1 공급관과 제1 회수관으로 연결된다. 계간축열조(120)와 열네트워크 시스템(200)에 연결된 제2 공급관과 제2 회수관으로 연결된다. Each component of the quarterly
태양열 집열기(110)와 계간축열조의 제1 공급관에서 분기되어 제2 공급관에 연결된 제3 공급관을 통해 태양열 집열기(110)와 열네트워크 시스템(200)이 연결된다. The
계간축열조(120)와 히트펌프(140)는 제4 공급관과 제4 회수관으로 연결된다. The quarterly
심야축열조(130)와 히트펌프(140)는 제5 공급관과 제5 회수관으로 연결된다.The late-night
심야축열조(130)와 열네트워크 시스템(200)은 제2 공급관에서 분기된 제6 공급관과, 제2 회수관에서 분기된 제6 회수관으로 연결된다. The late-night
태양열 집열기(100)는 태양열용 열교환기를 포함할 수 있다 태양열 집열기(10)는 태양열로 냉매를 가열시켜 태양열용 열교환기에 의해 온수를 생산한다. The
계간축열조(120)는 태양열 집열기(100)의 태양열용 열교환기로 저온수를 공급하고, 태양열용 열교환기에 의해 열교환되어 배출되는 온수를 저장한다. 이때, 계간축열조(120)에는 열네트워크 시스템의 지역난방 회수배관(RL)이 연결되어 지역난방 회수수를 저장하여 태양열용 열교환기로 공급하여 열교환되도록 할 수도 있다.The quarterly
심야축열조(130)는 지역난방 공급배관(SL)과 지역난방 회수배관(RL)과 연계되어 지역난방수가 저장된다.The late-night
계간축열조(120)와 심야축열조(130)는 배관으로부터 유입되는 입구측에 입력 유량계, 배관으로 출력되는 출구측에 출력 유량계, 축열수의 온도 측정 센서, 축열조 내 수위 측정 센서 등을 더 포함할 수 있다. The quarterly
히트 펌프(140)는 고온의 온수 생산이 가능한 증기 히트 펌프로서, 계간축열조(120) 또는 심야축열조(130)로부터 공급되는 온수를 가열시켜 계간축열조(120) 또는 심야축열조(130)로 공급한다.The
열네트워크 시스템(200)은 열생산 및 열소비가 가능한 적어도 하나의 수용가(210)와 열순환을 위한 열네트워크 펌프(220)를 포함한다. 또한, 열네트워크 시스템(200)은 각 수용가(210)에 열을 공급하기 위한 주요 열원 설비인 열 공급 설비 및 열 교환기를 포함할 수 있다. 열네트워크 시스템(200)의 각각의 구성요소는 배관으로 연결된다. The
열네트워크 시스템(200)은 복수개의 수용가(210)들의 전력량을 획득하고, 전력을 다소 많이 사용한 수용가에 비교적 전력을 적게 사용한 수용가의 열을 공급할 수 있다. The
제어장치(300)는 계간 축열 시스템(100)과 열네트워크 시스템(200) 사이에 설치된다. The
제어장치(300)는 열부하의 생산량 및 부하량을 예측하고 예측된 열 생산량 및 열 부하량에 기반하여 계간 축열 시스템(100)과 열네트워크 시스템(200)의 열의 흐름을 제어한다. The
제어장치(300)는 기상 데이터와 건물 데이터에 기반해서 열 생산량, 부하 등을 예측할 수 있다. The
제어장치(300)는 열네트워크 시스템에서 사용되는 시간대별 사용 전력량 또는 사용요금을 분석하여 열 부하량을 예측할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 제어장치(300)는 데이터 수집부(310), 열부하 예측부(320), 운영전략부(330) 및 구동제어부(340)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
데이터 수집부(310)는 기상 데이터, 건물 데이터, 전력 부하 등을 포함하는 데이터를 수집한다. The
데이터 수집부(310)는 상기 기상 데이터, 건물 데이터, 전력 부하를 관리자로부터 직접 입력받을 수 있고, 또는 실내 온도계, 습도계와 같은 센싱 장치로부터 측정값을 제공받을 수 있고, 또는 외부 장치 또는 서버로부터 상기 데이터를 주기적으로 보고 받을 수도 있다. The
또한, 데이터 수집부(310)는 계간축열조(120) 및 심야축열조(130)에 마련된 유량계 또는 센서들의 값을 수집할 수 있다. Also, the
열부하 예측부(320)는 데이터 수집부(310)로부터 수집된 기상 데이터, 건물 데이터, 전력 부하 등을 포함하는 데이터를 기반으로 인공지능 빅 데이터 예측 기법 등을 이용하여 전력 요금 및 기타 에너지 요금(가스 등)을 예측한다. The heat
열부하 예측부(320)는 축열조에 포함된 유량계 및 센서들로부터 획득된 데이터에 기초하여, 계간축열조의 축열된 열량을 계산할 수 있다. The heat
열부하 예측부(320)는 전날의 데이터를 바탕으로 전력 요금 및 기타 에너지 요금을 예측할 수 있다. 예를 들어, 열부하 예측부(320)는 태양광 패널의 전력 생산량, 태양열 집열기의 열 생산량 및 건물의 열부하는 해당 일의 기상 데이터, 당일 혹은 전날에 예측된 부하를 기준으로 다음날 1일 동안의 총 태양광 패널의 전력 생산량, 태양열 집열기의 열 생산량 및 건물의 열부하를 예측할 수 있다. The heat
운영전략부(330)는 열부하 예측부(320)에 의해 예측된 데이터에 전력 생산량, 열 생산량, 열부하에 기초하여 미리 설정된 정책에 따라 계간축열조, 심야축열조, 히트펌프, 열네트워크 펌프 간의 열흐름에 대한 운영 전략을 세운다.
운영전략부(330)는 제어 이전 미리 설정된 기간 동안의 상기 수용가에 의해 생산 또는 소비되는 열을 분석하여 제어 이후 미리 설정된 기간 동안 상기 집열기를 통해 생성되는 생성열의 양과, 열네트워크의 열부하를 예측하고 비교하여, 히트펌프의 온 오프를 결정한다. The
운영전략부(330)는 비교 결과에 따라 예측된 생성열의 양 보다 예측된 열부하가 더 많은 경우, 상기 생성열을 상기 열네트워크에 직접 공급하고, 심야축열조에 의해 축열된 열을 열네트워크에 공급하도록 운영 전략을 세운다. When the predicted heat load is greater than the predicted amount of generated heat according to the comparison result, the
운영전략부(330)는 히트 펌프의 온(on)이 결정되면, 히트펌프의 세부 운영전략을 세운다. When it is determined that the heat pump is turned on, the
예측된 열부하가 심야축열조 용량보다 작거나 같으면 예측된 열부하에 맞게 운전 시간 동안만 히트펌프를 운전한다. If the predicted heat load is less than or equal to the capacity of the heat storage tank at night, the heat pump is operated only for the operating time according to the predicted heat load.
먼저, 다음날 예측된 열부하에 기초하여, 수학식 1에 따라 심야 축열조에 출열될 히트펌프의 운전요구시간을 계산한다. First, based on the heat load predicted the next day, the operation required time of the heat pump to be discharged to the heat storage tank at night is calculated according to
[수학식 1][Equation 1]
운영전략부(330)는 히트 펌프의 운전요구시간이 결정되면 한전의 전력에 대한 경부하시간 또는 실시간 전력 요금을 참조하여 운전 시간을 결정한다. When the operation required time of the heat pump is determined, the
운영전략부(330)는 운영 전략을 위해 시간대별 부하, AMI(Advanced Metering Infrastructure), 게시별 요금제도 등의 실시간 전력 요금 등을 참조한다. The
예를 들어 운영전략부(330)가 한전 경부하시간을 참조하여 운전 시간을 결정하는 경우, 최대부하시간을 제외한 중간부하시간에 히트펌프를 운전하도록 운전 시간을 계획한다. For example, when the
다른 예에서, 운영전략부(330)가 실시간 전력 요금을 참조하여 운전 시간을 결정하는 경우, 실시간 전력 요금을 기반으로 일정 금액 이하에서 히트 펌프를 운전한다. In another example, when the
또는 예측된 실시간 전력요금을 기준으로 예측된 열부하에 맞게 가장 낮은 요금을 보일 시간부터 선택적으로 히트펌프를 운전한다. 이러한 경우 24시간의 전력요금 예측 데이터가 요구된다. Alternatively, based on the predicted real-time electricity price, the heat pump is selectively operated from the time of showing the lowest price according to the predicted heat load. In this case, 24-hour electricity rate prediction data is required.
구동제어부(340)는 운영전략부(330)의 운영 전략에 따라 계간축열조, 심야축열조, 히트펌프 및 열네트워크 펌프의 구동을 제어한다. The
예들 들면, 구동제어부(340)는 계간축열조, 심야축열조, 히트펌프 들을 연결하는 배관의 연결지점에 설치되어 개폐되는 전자 밸브와 배관 사이에 배치된 펌프의 구동을 제어한다. For example, the
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 운영 전략을 설명하기 위한 도면이다. 열매체는 온수와 냉수 일 수 있다. 도 3 내지 도 6에서 온수가 흐르는 배관은 굵은 선으로 냉수가 흐르는 배관은 얇은 선으로 표시하고, 그 외 배관은 점선으로 표시한다.3 to 6 are diagrams for explaining an operation strategy of a control device according to an embodiment of the present invention. The heating medium may be hot water and cold water. 3 to 6 , a pipe through which hot water flows is indicated by a thick line, a pipe through which cold water flows is indicated by a thin line, and other pipes are indicated by a dotted line.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 계간축열조(110)의 축열된 열량보다 예측된 열부하가 크고, 집열기(110)에서 생산된 열이 예측된 열부하 보다 큰 경우의 운영 전략에 대응하는 흐름도이다. 3 is a flowchart corresponding to an operation strategy when the predicted heat load is greater than the amount of heat stored in the quarterly
제어장치(300)는 태양 집열기(110)로부터 열네트워크(200)로의 공급관의 밸브 및 열네트워크(200)로부터 계간축열조(120)로 연결된 회수관의 밸브와 계간축열조(120)와 태양열 집열기(110)로 연결된 회수관의 밸브는 열고, 그 외의 밸브는 닫는다. The
도 3에 도시한 바와 같이, 태양열 집열기를 통해 생산된 생산열은 계간축열조(120)를 통하지 않고 열네트워크(200)에 직접 공급된다. 히트 펌프는 오프(off)되어 있다. As shown in FIG. 3 , the heat produced through the solar heat collector is directly supplied to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 계간축열조(110)의 축열된 열량보다 예측된 열부하가 크고, 집열기(110)에서 생산된 열이 예측된 열부하 보다 작은 경우의 운영 전략에 대응하는 흐름도이다. 4 is a flowchart corresponding to an operation strategy when the predicted heat load is greater than the amount of heat stored in the quarterly
제어장치(300)는 집열기(110)로부터 열네트워크(200)로의 공급관의 밸브 및 열네트워크(200)로부터 계간축열조(120)로 연결된 회수관의 밸브와 계간축열조(120)와 태양열 집열기(110)로 연결된 회수관의 밸브를 연다. 또한, 집열기(110)에 의해 공급되는 열로도 부족한 열을 공급하기 위하여 히트펌프(140)를 온하고 히트펌프(140)와 심야축열조(130)로 연결된 공급관의 밸브 및 심야축열조(130)와 열네트워크(200)간 연결된 공급관의 밸브를 열도록 제어한다. 이에 대응되는 회수관 밸브도 열도록 제어하고, 그 외의 밸브는 닫는다. The
도 4에 도시한 바와 같이, 태양열 집열기를 통해 생산된 생산열은 계간축열조(120)를 통하지 않고 열네트워크(200)에 직접 공급된다. 히트펌프(140)는 온(on) 되어 있고, 히트펌프(140)에 의해 공급되는 열을 심야축열조(130)를 통해 열네트워크(200)에 공급된다. As shown in FIG. 4 , the heat produced through the solar heat collector is directly supplied to the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 계간축열조(110)의 축열된 열량보다 예측된 열부하가 크고, 집열기(110)에서 생산된 열이 예측된 열부하 보다 작은 경우의 운영 전략에 대응하는 흐름도이다. 5 is a flowchart corresponding to an operation strategy when the predicted heat load is greater than the amount of heat stored in the quarterly
보다 구체적으로, 다음날 예측된 열부하를 바탕으로 심야축열조에 축열될 히트펌프의 운전 요구시간을 한전 경부하 시간시 운영하는 전략이다. More specifically, it is a strategy to operate the required operation time of the heat pump to be stored in the late-night heat storage tank based on the heat load predicted the next day during the light load time of KEPCO.
제어장치(300)는 한전 경부하 시간(예컨대 새벽)에 예측된 열부하가 심야축열조 용량보다 작거나 같은 경우 예측된 열부하에 맞게 운전 시간 동안만 히트펌프를 온한다. The
제어장치(300)는 심야축열조(130)와 열네트워크(200)간 연결된 공급관의 밸브를 열고, 심야축열조(130)와 열네트워크(200)간 연결된 회수관의 밸브를 열도록 제어한다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 열네트워크의 부하가 미리 설정된 기준 보다 낮을 경우 열네트워크의 운영 전략에 대응하는 흐름도이다.6 is a flowchart corresponding to an operation strategy of a heat network when the load of the heat network is lower than a preset reference, according to an embodiment of the present invention.
제어장치(300)는 24시간에 대한 제1 열부하 및 한 시간 단위 마다 제2 열부하를 예측하고, 시간 단위마다 제1 열부하와 제2 열부하가 모두 미리 설정된 기준 이하로 낮아진다고 예측되는 경우, 상기 열네트워크 펌프의 전원을 오프하거나 최저 유량으로 제어한다. The
이경우 계간축열시스템(100)의 배관 밸브는 모두 닫도록 할 수 있다. In this case, all of the piping valves of the quarterly
도 3 내지 도 6에서 도시하고 있는 실시예는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 도 3 내지 도 6에서 도시하고 있는 실시예에 국한 되어서는 안 될 것이다.Since the embodiment shown in FIGS. 3 to 6 is only one embodiment of the present invention, the scope of the present invention should not be limited to the embodiment shown in FIGS. 3 to 6 .
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 계간 축열 시스템
110 : 태양열 집열기
120 : 계간축열조
130 : 심야축열조
140 : 히트펌프
200 : 열네트워크 시스템
300 : 제어장치100: Quarterly heat storage system
110: solar collector
120: quarterly heat storage tank
130: late night heat storage tank
140: heat pump
200: heat network system
300: control device
Claims (10)
열생산 및 열소비가 가능한 적어도 하나의 수용가와 열순환을 위한 열네트워크 펌프를 포함하는 열네트워크;
집열기에 의해 수집된 열을 공급받는 계간축열조;
상기 열네트워크로부터 환수되는 열을 공급받거나 상기 열네트워크로 열을 공급하는 심야축열조;
상기 심야축열조로 공급되는 열의 온도를 상승시키는 히트펌프;
상기 수용가에 의해 생산 또는 소비되는 열과 상기 집열기를 통해 생성되는 열에 기반하여 상기 히트펌프 및 상기 열네트워크 펌프를 제어함으로써 계간 축열 시스템과 상기 열네트워크 간의 열흐름을 제어하는 제어장치를 포함하는
양방향 계간 축열 시스템.
In the bidirectional thermal storage system,
a heat network comprising at least one consumer capable of heat production and heat consumption and a heat network pump for heat circulation;
a quarterly heat storage tank supplied with heat collected by a collector;
a late-night heat storage tank receiving heat returned from the heat network or supplying heat to the heat network;
a heat pump for increasing the temperature of the heat supplied to the late-night heat storage tank;
A control device for controlling the heat flow between the quarterly heat storage system and the heat network by controlling the heat pump and the heat network pump based on the heat produced or consumed by the consumer and the heat generated through the collector
Bi-directional quarterly heat storage system.
상기 제어장치는 제어 이전 미리 설정된 기간 동안의 상기 수용가에 의해 생산 또는 소비되는 열을 분석하여 제어 이후 미리 설정된 기간 동안 상기 집열기를 통해 생성되는 생성열의 양 및 열네트워크의 열부하를 예측하고 비교하여, 히트펌프의 온 오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
According to claim 1,
The control device analyzes the heat produced or consumed by the consumer for a preset period before control and predicts and compares the amount of heat generated through the collector for a preset period after control and the thermal load of the heat network, Bi-directional quarterly heat storage system, characterized in that the on-off control of the pump.
비교 결과에 따라 예측된 생성열의 양 보다 예측된 열부하가 더 많은 경우, 상기 생성열을 상기 열네트워크에 직접 공급하고, 심야축열조에 의해 축열된 열을 열네트워크에 공급하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
3. The method of claim 2,
When the predicted heat load is greater than the predicted amount of generated heat according to the comparison result, the generated heat is directly supplied to the heat network, and the heat stored by the late-night heat storage tank is supplied to the heat network. .
상기 제어장치는 상기 예측된 열부하가 상기 심야축열조에 축열된 열보다 더 많은 경우, 히트펌프를 온시켜 상기 심야축열조를 축열시키는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
4. The method of claim 3,
The control device turns on a heat pump to store heat in the late-night heat storage tank when the predicted heat load is greater than the heat stored in the late-night heat storage tank.
상기 제어장치는 상기 예측된 열부하와 히트펌프 용량에 기초하여 운전 요구시간을 계산하여, 심야 시간 중에서 상기 운전 요구시간만큼 상기 히트펌프를 온시키는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
5. The method of claim 4,
wherein the control device calculates an operation required time based on the predicted heat load and the heat pump capacity, and turns on the heat pump for as long as the operation required time during the late night time.
상기 제어장치는 최대 부하 예상 시간과 겹치지 않도록 상기 히트펌프의 운전 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the control device sets the operation time of the heat pump so as not to overlap with the expected maximum load time.
상기 제어장치는 미리 수집된 실시간 전력 요금에 기초하여 상기 히트펌프의 운전 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
6. The method of claim 5,
wherein the control device sets the operation time of the heat pump based on the real-time electricity rate collected in advance.
상기 제어장치는 24시간에 대한 제1 열부하 및 한 시간 단위 마다 제2 열부하를 예측하고, 상기 제1 열부하와 상기 제2 열부하가 모두 미리 설정된 기준 이하로 낮아진다고 예측되는 경우, 상기 열네트워크 펌프의 전원을 오프하거나 최저 유량으로 제어하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
According to claim 1,
The control device predicts a first heat load for 24 hours and a second heat load for every hour unit, and when it is predicted that both the first heat load and the second heat load are lowered below a preset standard, the heat network pump Bi-directional quarterly heat storage system, characterized in that the power is turned off or controlled to the lowest flow rate.
상기 미리 설정된 기간은 24시간인 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
3. The method of claim 2,
The bidirectional quarterly heat storage system, characterized in that the preset period is 24 hours.
상기 제어장치는 기상 데이터를 참조하여 미리 설정된 기간 동안 상기 집열기를 통해 생성되는 열의 양을 예측하는 것을 특징으로 하는 양방향 계간 축열 시스템.
3. The method of claim 2,
wherein the control device predicts the amount of heat generated through the collector for a preset period with reference to weather data.
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