WO2016175529A1 - 예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템 - Google Patents

예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2016175529A1
WO2016175529A1 PCT/KR2016/004327 KR2016004327W WO2016175529A1 WO 2016175529 A1 WO2016175529 A1 WO 2016175529A1 KR 2016004327 W KR2016004327 W KR 2016004327W WO 2016175529 A1 WO2016175529 A1 WO 2016175529A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
building
power
time
scenario
demand management
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/004327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
문현준
정호석
안병후
Original Assignee
단국대학교 산학협력단
주식회사 나오디지탈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 단국대학교 산학협력단, 주식회사 나오디지탈 filed Critical 단국대학교 산학협력단
Publication of WO2016175529A1 publication Critical patent/WO2016175529A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G06Q50/10—Services

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for generating real-time demand management and energy reduction by generating a predictive power profile by using historical power usage data and weather data of a building and applying the same to a current building.
  • the building's share of global energy consumption is significant. According to the IEA's report, residential and commercial buildings consume 36.0%, while transportation accounts for 27.3% of the total energy consumption.
  • Korean Patent No. 1286638 provides a method for receiving peak power supply from KEPCO in a specific building and performing peak operation when a certain level is exceeded. It is similar to the present invention in that the building operation method is different according to the electric power level, but it depends only on the data from KEPCO, and when it is over a certain level, it is not predictable to perform as a fatal, and it cannot be dealt with in the real power crisis situation. There are disadvantages.
  • the present invention is intended to solve the above problems.
  • an embodiment of the present invention (a) the energy demand management operation server 100, the historical weather data that is confirmed in the meteorological database 600 of the Meteorological Agency, and remote meter reading power meter ( Generating, by a predetermined method, a predicted power profile of the building using historical power usage data identified at 400; (b) in the energy demand management client server 200, setting target power of the building; (c) A building automation system (BAS) 510 is configured to generate a first scenario before a preset first time t1 from a time when the predicted power profile exceeds a predetermined percentage of the target power.
  • BAS building automation system
  • the building automatic control system 510 is preset from a time point when exceeding another predetermined percentage of the target power.
  • a second scenario is performed before the second time t2 or at an earlier time of the present time to provide a method for real-time building demand management and energy reduction.
  • the third scenario is performed before the preset third time t3 or at an earlier time of the present time to operate the building.
  • the building automatic control system 510 further comprises the step of stopping the execution of the first scenario. Do.
  • step (c1) when the current power is greater than the first predetermined lower power limit, the building automatic control system (510), the first scenario is performed to operate the building; And (c3) further comprising returning to step (c1).
  • step (d) when the current power is less than or equal to a second predetermined lower power limit, the building automatic control system 510 stops performing the second scenario.
  • Operating a building by performing the first scenario; And (d2) preferably further comprises the step of returning to step (d).
  • step (e) if (e1) the current power is less than or equal to the other predetermined percentage of the target power, the building automatic control system 510 stops executing the third scenario and the second Operating a building by performing a scenario; And (e2) further comprising returning to step (e).
  • the operation of the building by the first scenario is performed, the operating time and maintenance time of the air conditioning equipment 530 of the building is reduced by 5% compared to the past average value, the temperature set in the air conditioning equipment 530 of the building
  • the building is operated so that the upper limit is reduced by 5% and the lower limit is increased by 5%, and the enthalpy target value is reduced by 5% during the enthalpy operation of the building
  • the second scenario is performed to operate the building
  • Operating time and maintenance time of the equipment 530 is reduced by 10% compared to the average value of the past, the upper limit of the temperature set in the air conditioning equipment 530 of the building is reduced by 10%, the lower limit is increased by 10%, when operating the enthalpy of the building
  • the building is preferably operated so that the enthalpy target is reduced by 10%.
  • the building is operated by the third scenario, it is preferable that the building is operated so that the occupants do not control the air conditioning equipment 530 of the building.
  • the building is preferably operated such that the lighting facility 540 of the space detected by the occupancy sensor is stopped.
  • the energy demand management operating server 100 checks the historical weather data, including temperature and humidity from the weather database 600 by date, by date Making; (a2) checking, by the energy demand management operation server 100, the past power usage data for each day from the remote meter reading power meter 400 by day; (a3) calculating, by the energy demand management operation server 100, the regression equation of the degree of power usage according to temperature and humidity by mapping the past power usage data and past weather data; And (a4) generating, by the energy demand management operating server 100, a predicted power profile of a building on a daily basis by substituting the temperature and humidity obtained by the temperature and humidity sensor 515 into the regression equation.
  • the energy demand management operating server 100 checks the historical weather data, including temperature and humidity from the weather database 600 by date, by date Making; (a2) checking, by the energy demand management operation server 100, the past power usage data for each day from the remote meter reading power meter 400 by day; (a3) calculating, by the energy demand management operation server 100, the regression equation of the degree of power usage according to temperature and humidity by mapping the
  • the energy demand management client server 200 is provided in a specific building, the target power is set, and the scenario of operating the building can be modified;
  • a remote meter reading power meter 400 capable of checking historical power usage data of a specific building; Is provided in a specific building, the building automatic control system 510;
  • a temperature and humidity sensor 515 for sensing a temperature and humidity of the outside air of the building to generate a predicted power profile of the building;
  • system further includes a smart thermostat 590 provided for each space in a specific building, and the smart thermostat 590 is an air conditioning facility 530 for a space where the smart thermostat 590 is located. And control the lighting fixtures 540, but the building is preferably controlled only within the scope of a particular scenario.
  • the smart thermostat 590 the display unit 591; A pressing unit 592 for generating an electrical signal by pressing the display unit 591; A rotation controller 595 formed along an outer circumferential surface of the display unit 591 and generating an electrical signal by rotation; And occupancy sensor 596,
  • the smart thermostat 590, the air conditioning facility for the space where the smart thermostat 590 is located by the pressing unit 592 and the rotation control unit 595 It is desirable to be able to control 530 and lighting fixtures 540.
  • the target power if the target power is set, it is possible to effectively control the building to operate within the limit of the target power while giving the maximum comfort to the occupants. This can provide comfort to the in-home, while reducing energy use on the part of the state and reducing maintenance costs on the part of the building owner.
  • the present invention does not predict future power using simple past power usage figures such as 1 day ago, 1 month ago, and 1 year ago, but also predicts future power using weather data including temperature and humidity. Prediction accuracy can be increased, and the higher the accuracy of prediction, the more effective and timely energy reduction can be performed.
  • the user according to the present invention can easily cope with this by modifying the target power or by modifying the scenario.
  • BAS building automatic control system
  • FIG. 1 schematically shows a system according to the invention.
  • FIG 2 and 3 schematically show one embodiment of the smart thermostat of the system according to the invention.
  • 5-8 are exemplary graphs showing the predicted power profile and the current power to illustrate the method according to the present invention.
  • operation of a building means to control various equipment that consumes energy in terms of energy of a building.
  • scenario refers to a scheme for operating a building
  • term of a scenario refers to the operation of a building made by controlling a facility of a building according to a corresponding scenario.
  • enthalpy operation is a kind of building operation method, which is a method of confirming enthalpy by using temperature and humidity inside and outside a building, and operating an air conditioning facility based on a target enthalpy value.
  • the system according to the present invention the energy demand management server 100; Energy demand management client server 200; Instrument 300; A remote meter reading power meter 400; And a building automatic control system 510.
  • the energy demand management client server 200, the meter 300, the remote meter reading meter 400, and the building automatic control system 510 is provided for each particular building 500.
  • Energy demand management operation server 100 which can be integrated control of a plurality of buildings, and interface with a building automatic control system 510 of a plurality of buildings through a communication server (not shown), to a specific building 500
  • the energy demand management client server 200 may be provided in a specific building to set unique target power, and may set or modify a scenario in which the building is operated.
  • the method according to the present invention provides the first, second and third scenarios, each targeting 70%, 80% and 90% of the target power, wherein the number to the percentage values of the scenarios are Can be modified.
  • the meter 300 measures the current power of the building.
  • the remote meter reading power meter 400 may check the past power usage data of the building.
  • the confirmed past power usage data is transmitted to the energy demand management operating server 100 and used to generate the predicted power profile.
  • the building automatic control system 510 may be any building automatic control system conventionally used.
  • the equipment may be divided into, for example, a mechanical equipment 520, an air conditioning equipment 530, a lighting equipment 540, and other equipment 550, but the division method is not limited thereto.
  • reference numerals 510, 520, 530, and 540 should be understood as symbols referring to all the facilities in the building.
  • Building automatic control system 510 is connected to the temperature and humidity sensor 515 provided outside the building, it is possible to check the temperature and humidity of the outside of the building.
  • the confirmed temperature and humidity may be used to determine whether to perform the scenario, or may be output to each space through the smart thermostat 590 to be described later.
  • a plurality of spaces are partitioned in one building, and when the building user controls each compartment separately, a smart thermostat 590 may be provided in each space.
  • a smart thermostat 590 may be provided in each space.
  • an apartment, an office building, or the like that requires separate air conditioning and lighting for each household may be an example.
  • the smart thermostat 590 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the smart thermostat 590 includes a housing 599 which is embedded inside the wall at the time of installation, a display unit 591 and a rotation control unit 595 which can be operated by a user. That is, when the smart thermostat 590 is installed, only the display unit 591 and the rotation control unit 595 will appear to the outside of the wall.
  • the display unit 591 not only functions to output information but also has a pressing unit 592 such that the display unit 591 itself can be pressed inwards, and functions as a kind of button to generate an electrical signal.
  • the rotation controller 595 is formed along the outer circumferential surface of the display unit 591, and may be rotated together with the jog shuttle to generate an electrical signal.
  • the user can operate the smart thermostat 590 by combining the electrical signals by operating the pressing unit 592 and the rotation control unit 595, according to the air conditioning equipment of the space equipped with the smart thermostat 590 530 and lighting fixtures 540 are activated.
  • the smart thermostat 590 further includes an occupancy sensor 596 and a temperature and humidity sensor 597.
  • the occupancy sensor 596 senses whether an occupant is present in the space. As will be described later, when the building is operated in accordance with a scenario in which power is to be reduced, the lighting fixture 540 in the space in which the occupant is not present by the occupancy sensor 596 may stop operating.
  • the temperature and humidity sensor 597 senses the temperature and humidity of the space. That is, it differs from the temperature-humidity sensor 515 which senses the temperature-humidity of the outside air of a building.
  • the temperature and humidity sensed in the space may be output through the microcomputer 598 and the display unit 591.
  • the temperature and humidity of the outside air of the building sensed by the temperature and humidity sensor 515 may also be output through the display unit 591. Which one to output may be manipulated by the rotation controller 595.
  • the user controls the air conditioning installation 530 and the lighting installation 540 by operating the pressing unit 592 and the rotation control unit 595.
  • the user may control the uptime and maintenance time of the air conditioning facility 530 (eg, run the air conditioner for two hours) or determine the target temperature (eg, 23 degrees Celsius).
  • the target temperature eg, 23 degrees Celsius
  • the upper and lower limits of the temperature as well as the operating time and maintenance time that can be controlled by the user are limited.
  • the predicted power profile of the specific building is generated by the energy demand management operating server 100 by a predetermined method using past weather data and past power usage data.
  • the energy demand management operation server 100 confirms, by date, historical weather data including temperature and humidity from the weather database 600.
  • the energy demand management operation server 100 checks the past power usage data by day from the remote meter reading power meter 400 for each day.
  • the energy demand management operation server 100 may calculate the regression equation of the power usage degree according to temperature and humidity by mapping the past power usage data and past weather data.
  • the energy demand management operation server 100 generates the predicted power profile of the building on a daily basis by substituting the current temperature and humidity obtained by the temperature and humidity sensor 515 into the regression equation.
  • the generated predicted power profile may be as shown in FIG. 5.
  • X-axis will be 24 hours in total
  • Y-axis means power.
  • the energy demand management operating server 100 generates a predicted power profile in the manner as described above (S10).
  • the predicted power profile generated in step S10 relates to the amount of power that the building is expected to consume for one day on the day using the current temperature and humidity. As shown in FIG. 5, it can be identified as the power usage during the day based on time.
  • the current power consumed in the building 500 by the measuring device 300 of the building 500 is a state that is continuously confirmed.
  • the time at which the predicted power profile reaches 70% of the predicted target power can be predicted.
  • A a point in time at which the predicted power profile exceeds 70% of the target power
  • the first scenario is executed so that the building does not exceed 70% of the target power. It becomes (S100).
  • the first scenario is a kind of power saving mode that limits the operation of the facilities 520, 530, 540, 550.
  • the operating time and the maintenance time of the air conditioning equipment 530 of the building 500 are set to decrease by 5% compared to the past average value, and the upper temperature limit set in the air conditioning equipment 530 of the building 500 is 5%.
  • the lower limit value is set by% and the lower limit value is increased by 5%, and the enthalpy target value is set to decrease by 5% during the enthalpy operation of the building 500.
  • the occupancy sensor provided in the smart thermostat 590 may be operated to stop the operation of the lighting fixture 540 corresponding to the space in which it is confirmed that there is no occupant.
  • the predetermined first upper power limit and the first lower power limit are determined as values of 70% of the target power for determining whether to execute the first scenario (boxes of FIGS. 6 and 7), and as shown in FIG. If the power continuously measured by) is maintained for a predetermined time t0 below the first lower power limit (S110), the execution of the first scenario is stopped at the corresponding time point “A ′” and the process returns to normal operation (S120). ).
  • the first scenario will be performed again if the current power measured at instrument 300 is greater than a predetermined first lower power limit.
  • the power continuously measured by the meter 300 is not less than the first lower power limit (S110), it is determined whether the first power upper limit is exceeded (S130).
  • the time point at which the second scenario is performed may be confirmed as the time at which the predicted power profile reaches 80% of the predicted target power irrespective of the current power. "B '" and the earlier of the current time point "B". In the embodiment shown in FIG. 7, a second scenario is performed at time “B” until the current time.
  • the second scenario is a kind of power saving mode similar to the first scenario, but the power saving degree is higher than that of the first scenario.
  • the operating time and the maintenance time of the air conditioning installation 530 of the building 500 are set to decrease by 10% compared to the past average value, and the upper temperature limit set in the air conditioning installation 530 of the building 500 is 10.
  • the lower limit is set to 10% and the lower limit is increased by 10%, and the enthalpy target value is set to decrease by 10% during the enthalpy operation of the building 500.
  • the air conditioner which is one of the air conditioning facilities 530
  • the smart thermostat 590 in the summer, if it was possible to set up to perform 100 minutes of continuous operation in the second scenario, Limited to 90 minutes.
  • the occupancy sensor provided in the smart thermostat 590 may be operated to stop the operation of the lighting fixture 540 corresponding to the space in which it is confirmed that there are no occupants. .
  • the building is operated in the second scenario as described above, the power can be lowered.
  • a predetermined second upper power limit and a second lower power limit are determined as 80% above and below the target power for determining whether to perform the second scenario (second box in FIG. 8). If the power continuously measured by 300 is maintained for a predetermined time below the second lower power limit (S210), the execution of the second scenario is stopped and the first scenario is performed at that time. That is, the process returns to the step S110 to perform the first scenario.
  • the power continuously measured by the measuring device 300 is not less than or equal to the second lower power limit (S210), it is checked whether the second power upper limit is exceeded (S230).
  • the time point at which the third scenario is performed may be confirmed as the time at which the predicted power profile reaches 90% of the predicted target power irrespective of the current power, and is a time point before the predetermined time t3 from the time point. "C '" and the earlier of the present time point ("C").
  • the third scenario is performed at the time point “C”, which is the time point at which the current time point is earlier.
  • the third scenario is a kind of power saving mode like the first and second scenarios, but the degree is higher than the second scenario.
  • the operating time and the maintenance time of the air conditioning installation 530 of the building 500 are set to decrease by 15% compared to the past average value, and the upper temperature limit set in the air conditioning installation 530 of the building 500 is 15.
  • the lower limit value is set to 15% and the lower limit value is increased to 15%, and the enthalpy target value is set to decrease by 15% during the enthalpy operation of the building 500.
  • the air conditioner which is one of the air conditioning facilities 530
  • the smart thermostat 590 in the summer, if it was possible to set up to perform 100 minutes of continuous operation in the third scenario, Limited to 85 minutes.
  • the third scenario is the last scenario just before the target power, so the restriction may be made stronger. That is, instead of the 15% limit, the user may be configured not to control the air conditioning facility 530 at all through the smart thermostat 590.
  • the occupancy sensor provided in the smart thermostat 590 may be operated to stop the operation of the lighting fixture 540 corresponding to the space in which the occupant is confirmed to be absent. It may be.
  • the building may be operated in the third scenario as described above, thereby lowering the current power.
  • the second scenario will be stopped and the first scenario will be performed (S220). If the current power is further lowered below the first lower power limit (S110), the first scenario will be stopped and normal operation (S120).
  • the user of the present invention can conveniently modify the target power and control method of each scenario through the energy demand management client server 200.
  • the control degree is changed in 5% units for each scenario, but the user of the present invention may conveniently change it.
  • scenario triggers for 70%, 80%, and 90% of the target power, respectively, but the user of the present invention uses the energy demand management client server 200 to set the trigger percentage.
  • 70%, 80%, 90% are respectively described as a predetermined percentage, another predetermined percentage, another predetermined percentage, and the like.
  • the air conditioner and the lighting facility are representatively described as an example, but it may be more preferable to control the air conditioner or other facility, such as a factory building, which consumes more power than the air conditioner.
  • any thermostat or terminal may be applied to practice the present invention.

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은, (a) 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 기상청의 기상 데이터베이스(600)에서 확인되는 과거 기상 데이터와, 원격 검침용 전력량계(400)에서 확인되는 과거 전력사용 데이터를 이용하여, 미리 결정된 방법에 의해, 건물의 예측 전력 프로파일을 생성하는 단계; (b) 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)에서, 건물의 목표 전력이 설정되는 단계; (c) 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 예측 전력 프로파일이 상기 목표 전력의 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 1 시간(t1) 이전에 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및 (d) 계측기(300)에서 계측한 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 상한을 초과한 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 목표 전력의 다른 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 2 시간(t2) 이전 또는 현재 시점 중 이른 시간에 제 2 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계를 포함하는, 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법을 제공한다.

Description

예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템
본 발명은 건물의 과거 전력사용 데이터와 기상 데이터를 이용하여 예측전력 프로파일을 생성하고, 이를 현재 건물에 적용함으로써 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감을 이룩하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
세계 에너지 소비 중 건물이 차지하는 부분은 상당하다. IEA의 보고에 따르면, 전체 에너지 소비량 중 운송 부분이 27.3%를 차지하는 동안, 주거 및 상업 건물의 에너지 소비량은 36.0%에 이르고 있다.
한국 역시 이와 유사하여, 전체 국가 에너지의 33%를 건물 에너지가 차지하는 실정이다.
이에 따라, 건물 에너지 소비량을 감소시키고자 다양한 기술 및 정책이 도입되고 있다.
한편, 건물에서 소비되는 에너지 중에서도 전력이 차지하는 비중 역시 상당하다. 특히, 최근에는 소득증가, 기후변화 등으로 인하여 건물의 전력 소비량은 지속적으로 증가하고 있다.
이러한 건물 전력 소비량 증가 추세는, 일반적인 전력 소비가 급증하는 하절기에는 최대를 이루어, 국가 입장에서는 대규모 정전 사태가 발생하여 다양한 사회 문제가 되기도 하며, 건물주 입장에서는 증가하는 전력 소비량으로 인한 건물의 유지 관리비 증가가 큰 문제가 된다.
물론, 건물의 전력 소비 자체를 줄이도록 공조 설비의 사용 등을 상시 제한할 수 있겠으나, 이 경우 재실자가 느끼는 쾌적감 정도가 낮아질 수 있으므로 특정 시점에만 건물 전력 소비를 감소시키는 기술의 개발은 중요하다고 할 수 있다.
관련된 종래 기술을 살펴본다.
한국등록특허 제1278638호는, 특정 건물에서 한전으로부터의 전력 수급 상태를 제공받고, 일정 수준을 넘긴 경우 피크 운전을 수행하는 방법을 제공한다. 전력 정도에 따라 건물 운영 방법을 다르게 한다는 점에서 본 발명과 유사하나, 한전으로부터의 자료에만 의존하며, 일정 수준을 넘긴 경우에야 비로서 수행하기에 예측 가능성이 낮아서 실재 전력 위기 상황에서 대처할 수 없다는 치명적인 단점이 존재한다.
<종래 기술>
한국등록특허 제1278638호
일본공개특허 제2005-201482호
한국공개특허 제2013-0005769호
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 한다.
보다 구체적으로, 재실자에게 최대한의 쾌적감을 주면서도 목표 전력의 한도 내에서 적시적이고 효과적인 에너지 저감이 가능한 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, (a) 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 기상청의 기상 데이터베이스(600)에서 확인되는 과거 기상 데이터와, 원격 검침용 전력량계(400)에서 확인되는 과거 전력사용 데이터를 이용하여, 미리 결정된 방법에 의해, 건물의 예측 전력 프로파일을 생성하는 단계; (b) 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)에서, 건물의 목표 전력이 설정되는 단계; (c) 빌딩 자동제어 시스템(BAS; building automation system)(510)이, 상기 예측 전력 프로파일이 상기 목표 전력의 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 1 시간(t1) 이전에 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및 (d) 계측기(300)에서 계측한 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 상한을 초과한 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 목표 전력의 다른 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 2 시간(t2) 이전 또는 현재 시점 중 이른 시간에 제 2 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계를 포함하는, 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법을 제공한다.
또한, 상기 (d) 단계 이후, (e) 현재 전력이 미리 결정된 제 2 전력 상한을 초과한 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 목표 전력의 또 다른 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 3 시간(t3) 이전 또는 현재 시점 중 이른 시간에 제 3 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계 이후, (c1) 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 하한 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 1 시나리오의 수행을 중지하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c1) 단계 이후, (c2) 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 하한보다 커진 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및 (c3) 상기 (c1) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (d) 단계 이후, 상기 (e) 단계 이전, (d1) 현재 전력이 미리 결정된 제 2 전력 하한 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 2 시나리오의 수행을 중지하고 상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및 (d2) 상기 (d) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (e) 단계 이후, (e1) 현재 전력이 상기 목표 전력의 상기 또 다른 소정의 백분율 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 3 시나리오의 수행을 중지하고 상기 제 2 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및 (e2) 상기 (e) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 건물의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 5% 감소하고, 건물의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 5% 감소하고 하한값이 5% 증가하며, 건물의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 5% 감소하도록, 건물이 운영되는 것이며, 그리고 상기 제 2 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 건물의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 10% 감소하고, 건물의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 10% 감소하고 하한값이 10% 증가하며, 건물의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 10% 감소하도록, 건물이 운영되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 재실자가 건물의 공조 설비(530)를 제어하지 못하도록 건물이 운영되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1, 2, 및 3 시나리오가 수행되어 건물이 운영될 경우, 재실 센서에 의하여 재실자가 없는 것으로 감지된 공간의 조명 설비(540)의 작동이 중지되도록 건물이 운영되는 것이 바람직하다.
또한, 건물의 예측전력 프로파일을 생성하는, 상기 미리 결정된 방법은, (a1) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 기상 데이터베이스(600)로부터 온도 및 습도를 포함하는 과거 기상 데이터를 날짜별로 확인하는 단계; (a2) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 원격 검침용 전력량계(400)로부터 날짜별로 과거 전력사용 데이터를 하루 단위로 확인하는 단계; (a3) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 상기 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 매핑함으로써, 온도 및 습도에 따른 전력사용 정도의 회귀 방정식을 연산하는 단계; 및 (a4) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가 온습도 센서(515)에 의하여 획득된 온도 및 습도를 상기 회귀 방정식에 대입함으로써 하루 단위인 건물의 예측전력 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 통신 서버를 통하여 다수의 건물의 빌딩 자동제어 시스템(510)과 인터페이스하며, 특정 건물에 구비된 원격 검침용 전력량계(400)를 통하여 과거 전력사용 데이터를 확인하며, 기상 데이터베이스(600)로부터 과거 기상 데이터를 확인하고, 확인된 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 이용하여 미리 결정된 방법에 의하여 건물의 예측전력 프로파일을 생성할 수 있는, 상기 에너지 수요관리 운영서버(100); 특정 건물에 구비되어 목표 전력이 설정되며, 건물을 운용하는 시나리오의 수정이 가능한, 상기 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200); 현재 전력을 확인하는 계측기(300); 특정 건물의 과거 전력사용 데이터를 확인할 수 있는, 상기 원격 검침용 전력량계(400); 특정 건물에 구비되는, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510); 상기 건물의 예측전력 프로파일 생성을 위하여 건물 외기의 온습도를 센싱하는 온습도 센서(515); 및 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)에 의하여 제어되는 다수의 설비(520, 530, 540, 550)를 포함하는, 실시간 수요관리 및 에너지 저감 시스템을 제공한다.
또한, 상기 시스템은, 특정 건물 내 각 공간별로 구비되는 스마트 서모스탯(590)을 더 포함하고, 상기 스마트 서모스탯(590)은 상기 스마트 서모스탯(590)이 위치한 공간에 대한 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)를 제어하되, 해당 건물이 특정 시나리오의 범위 내에서만 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스마트 서모스탯(590)은, 디스플레이부(591); 상기 디스플레이부(591)를 누름으로써 전기적 신호를 발생시키는 누름부(592); 상기 디스플레이부(591) 외주면을 따라 형성되며, 회전에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 회전 조절부(595); 및 재실 센서(596)를 포함하며, 상기 스마트 서모스탯(590)은, 상기 누름부(592)와 상기 회전 조절부(595)에 의하여 상기 스마트 서모스탯(590)이 위치한 공간에 대한 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 목표 전력이 설정되면, 재실자에게 최대한의 쾌적감을 주면서도 목표 전력의 한도 내에서 건물이 운영되도록 효과적으로 제어할 수 있다. 이를 통하여 재실자에게 쾌적감을 제공하면서도 국가 입장에서는 에너지 사용을 저감시킬 수 있고 건물주 입장에서는 유지 관리비를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 1일전, 1달전, 1년전 등 단순한 과거 전력사용 수치를 이용하여 향후 전력을 예측하는 것이 아니라, 이와 함께 온도 및 습도를 포함한 기상 데이터를 활용하여 향후 전력을 예측하는 것이므로, 예측 정확도를 높일 수 있으며, 예측 정확도가 높아지면 그만큼 효과적이고 적시적으로 에너지 저감을 수행할 수 있다.
또한, 국가의 에너지 관리 정책이 변경될 경우, 본 발명에 따른 사용자는 목표 전력을 수정하거나 시나리오를 수정하여 손쉽게 이에 대처할 수 있다.
또한, 어떠한 종류의 빌딩 자동제어 시스템(BAS)과도 연계될 수 있어서 범용적이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 시스템의 스마트 서모스탯의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위하여 예측전력 프로파일과 현재 전력을 도시하는 예시적인 그래프이다.
이하에서 "건물의 운영"은 건물의 에너지 측면에서 에너지를 소비하는 각종 설비들을 제어하는 것을 의미한다.
이하에서 "시나리오"는 건물을 운영하는 스킴을 의미하며, "시나리오의 수행"은 해당 시나리오에 따라 건물의 설비 등을 제어함으로써 이루어지는 건물의 운영을 의미한다.
이하에서 "엔탈피 운영"은 건물 운영 방법의 일종으로, 건물 내외의 온도 및 습도를 활용하여 엔탈피를 확인하고, 목표로 하는 엔탈피값을 기준으로 공조 설비를 운영하는 방법이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 시스템의 설명
본 발명에 의한 시스템은, 에너지 수요관리 운영서버(100); 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200); 계측기(300); 원격 검침용 전력량계(400); 및 빌딩 자동제어 시스템(510)을 포함한다. 여기에서, 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200), 계측기(300), 원격 검침용 전력량계(400), 및 빌딩 자동제어 시스템(510)은 특정 건물(500)마다 구비되는 것이다.
에너지 수요관리 운영서버(100)는, 다수의 건물을 통합 제어할 수 있는 것으로서, 통신 서버(미도시)를 통하여 다수의 건물의 빌딩 자동제어 시스템(510)과 인터페이스하며, 특정 건물(500)에 구비된 원격 검침용 전력량계(400)를 통하여 과거 전력사용 데이터를 확인하며, 기상 데이터베이스(600)로부터 과거 기상 데이터를 확인하고, 확인된 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 이용하여 미리 결정된 방법에 의하여 건물의 예측전력 프로파일을 생성한다.
여기에서, 특정 건물의 예측전력 프로파일을 생성하는 것이 중요한데, 이에 대하여서는 아래에서 상술한다.
에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)는 특정 건물에 구비되어 고유한 목표 전력이 설정될 수 있으며, 그리고 건물을 운용하는 시나리오를 설정하거나 수정할 수 있다.
아래의 방법에서 설명할 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 제 1, 2, 3 시나리오를 제공하며, 각각 목표전력의 70%, 80%, 90%를 목표로 하는데, 시나리오의 개수 내지 백분율 수치들은 수정 가능하다.
계측기(300)는 해당 건물의 현재 전력을 계측한다.
원격 검침용 전력량계(400)는, 건물의 과거 전력사용 데이터를 확인할 수 있다. 확인된 과거 전력사용 데이터는 에너지 수요관리 운영서버(100)로 전송되어 예측전력 프로파일을 생성하는데 사용된다.
본 발명에 따른 시스템에서, 빌딩 자동제어 시스템(510)은 종래 사용되는 어떠한 빌딩 자동제어 시스템이어도 무방하다.
종래 일반적인 빌딩 자동제어 시스템(510)과 마찬가지로 해당 건물의 각종 설비(520, 530, 540, 550)를 제어할 수 있다. 여기에서 설비들은, 예를 들어 기계 설비(520), 공조 설비(530), 조명 설비(540) 및 그 외의 기타 설비(550)로 구분할 수 있으나, 그 구분 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 도면부호 "510, 520, 530, 540"은 건물 내 모든 설비들을 지칭하는 부호로서 이해되어야 할 것이다.
빌딩 자동제어 시스템(510)은 해당 건물 외측에 구비된 온습도 센서(515)와 연결됨으로써, 건물 외기의 온도 및 습도를 확인할 수 있다. 이렇게 확인된 온도 및 습도는 시나리오 수행 여부를 결정하는데 사용되기도 하며, 후술하는 스마트 서모스탯(590)을 통해 각 공간에 출력될 수도 있다.
하나의 건물에는 다수의 공간이 구획되고, 건물 사용자가 각 구획을 별도로 제어하는 경우 스마트 서모스탯(590)이 각 공간마다 구비될 수 있다. 예를 들어, 각 세대마다 별도의 공조 및 조명이 필요한 아파트, 오피스 빌딩 등이 그 예시일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 스마트 서모스탯(590)을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 스마트 서모스탯(590)은, 설치시 벽면 내측으로 매립되는 하우징(599)과, 사용자가 조작할 수 있는 디스플레이부(591) 및 회전 조절부(595)를 포함한다. 즉, 스마트 서모스탯(590)의 설치시, 벽체의 외부로는 디스플레이부(591)와 회전 조절부(595)만 나타날 것이다.
여기에서 디스플레이부(591)는 정보들을 출력하는 기능을 할 뿐만 아니라 디스플레이부(591) 자체가 내측으로 눌릴 수 있도록 누름부(592)가 구비되어 있어서, 일종의 버튼 기능을 하여 전기적 신호를 발생한다.
회전 조절부(595)는 디스플레이부(591)의 외주면을 따라 형성되며, 조그 셔틀과 같이 회전될 수 있어서, 전기적 신호를 발생한다.
사용자는 누름부(592) 및 회전 조절부(595)를 조작함으로써 전기적 신호를 조합하여 스마트 서모스탯(590)을 조작할 수 있으며, 이에 따라 상기 스마트 서모스탯(590)이 구비된 공간의 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)가 작동된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 스마트 서모스탯(590)은 재실 센서(596) 및 온습도 센서(597)를 더 포함한다.
재실 센서(596)는 해당 공간에 재실자가 존재하는지 여부를 센싱한다. 후술할 바와 같이, 전력을 저감시켜야 하는 시나리오에 따라 건물이 운영되면, 재실 센서(596)에 의하여 재실자가 존재하지 않는 것으로 확인된 공간의 조명 설비(540)가 작동을 중지할 수 있다.
온습도 센서(597)는 해당 공간의 온도 및 습도를 센싱한다. 즉, 건물 외기의 온습도를 센싱하는 온습도 센서(515)와 상이하다.
해당 공간에서 센싱된 온도 및 습도는 마이컴(598) 및 디스플레이부(591)를 통하여 출력될 수 있다. 부가하여, 온습도 센서(515)를 통하여 센싱된 건물 외기의 온습도 역시 디스플레이부(591)를 통하여 출력될 수 있다. 어느 것을 출력할지 여부는 회전 조절부(595)에 의하여 조작될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 사용자는 누름부(592) 및 회전 조절부(595)를 조작함으로써 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)를 제어한다.
사용자는 공조 설비(530)의 가동 시간 및 유지 시간을 제어할 수도 있으며(예를 들어, 에어컨 2시간 가동), 또는 목표 온도를 결정할 수도 있다(예를 들어, 섭씨 23도).
다만, 후술할 바와 같이, 전력을 저감시켜야 하는 특정 시나리오에 따라 건물이 운영되면, 사용자가 제어할 수 있는 가동 시간 및 유지 시간은 물론 온도의 상한값과 하한값이 제한되게 된다.
2. 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법의 설명
(1) 예측전력 프로파일 생성 방법
특정 건물의 예측전력 프로파일은, 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 과거 기상 데이터 및 과거 전력사용 데이터를 이용하여 미리 결정된 방법에 의하여 생성한다.
구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 에너지 수요관리 운영서버(100)는, 기상 데이터베이스(600)로부터 온도 및 습도를 포함하는 과거 기상 데이터를 날짜별로 확인한다.
다음, 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 원격 검침용 전력량계(400)로부터 날짜별로 과거 전력사용 데이터를 하루 단위로 확인한다.
에너지 수요관리 운영서버(100)는 이러한 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 매핑함으로써, 온도 및 습도에 따른 전력사용 정도의 회귀 방정식을 연산할 수 있다.
이제, 에너지 수요관리 운영서버(100)는 온습도 센서(515)에 의하여 획득된 현재의 온도 및 습도를 상기 회귀 방정식에 대입함으로써 하루 단위인 건물의 예측전력 프로파일을 생성한다.
생성된 예측전력 프로파일은 도 5에 도시되는 바와 같을 수 있다. 여기에서 X축은 시간으로서 전체 24시간일 것이며, Y축은 전력을 의미한다.
(2) 시나리오의 적용
다음, 도 4 및 도 5 내지 도 8에 도시된 예시를 참조하여 본 발명에 따른 방법을 설명한다.
먼저, 에너지 수요관리 운영서버(100)가 전술한 바와 같은 방식으로 예측전력 프로파일을 생성한다(S10). 다시 말해, S10 단계에서 생성된 예측전력 프로파일은, 현재의 온습도를 이용하여 당일 하루 동안 해당 건물이 소비할 것으로 예상되는 전력량에 관한 것이다. 도 5와 같이 시간을 축으로 하루 동안의 전력 사용량으로서 확인될 수 있다.
한편, 건물(500)의 계측기(300)에 의하여 건물(500)에서 소비하는 현재 전력이 지속적으로 확인되고 있는 상태이다.
현재 전력과 무관하게, 예측전력 프로파일이 예측한 목표전력의 70%에 도달하는 시간이 예측될 수 있다. 예측전력 프로파일이 목표전력의 70%를 초과하는 시점으로부터 미리 결정된 소정의 시간(t1) 이전인 시점("A")에, 목표전력의 70%를 넘기지 않기 위하여 제 1 시나리오가 수행되어 건물이 운영된다(S100).
여기에서, 제 1 시나리오는 일종의 절전 모드로서 설비(520, 530, 540, 550)의 작동을 제한하는 모드이다. 예를 들어, 건물(500)의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 5% 감소하도록 설정되고, 건물(500)의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 5% 감소하고 하한값이 5% 증가하도록 설정되며, 건물(500)의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 5% 감소하도록 설정되는 것이다.
예를 들어, 하절기에 사용자가 스마트 서모스탯(590)을 이용하여 공조 설비(530) 중 하나인 에어컨을 작동시키려 할 때에, 기존에 100분 연속 작동까지 이루어지도록 설정이 가능하였다면, 제 1 시나리오에서는 95분으로만 제한되게 된다.
또한, 제 1 시나리오에서는 스마트 서모스탯(590)에 구비된 재실 센서가 재실자가 없는 것으로 확인된 공간에 해당하는 조명 설비(540)의 작동을 중지시키도록 운영될 수도 있다.
이와 같이, 제 1 시나리오로 건물이 운영되면 이에 따라 현재 전력이 낮아질 수 있다.
따라서, 제 1 시나리오 수행 여부를 결정하는 목표전력의 70% 상하의 값으로서 미리 결정된 제 1 전력 상한과 제 1 전력 하한값이 정해져 있는데(도 6 및 도 7의 박스), 도 6과 같이 만약 계측기(300)에 의하여 지속적으로 계측되는 전력이 제 1 전력 하한 이하로 일정 시간(t0) 유지되었다면(S110), 해당 시점("A'")에 제 1 시나리오의 수행을 중지하고 정상 운영으로 회귀한다(S120).
물론, 그 이후에도(즉, "A'" 이후), 계측기(300)에서 계측되는 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 하한보다 커지면 다시 상기 제 1 시나리오가 수행될 것이다.
계측기(300)에 의하여 지속적으로 계측되는 전력이 제 1 전력 하한 이하가 아니라면(S110), 제 1 전력 상한을 초과하였는지 여부를 확인한다(S130).
제 1 전력 상한을 초과하지 않았다면 제 1 시나리오가 계속 수행된다.
제 1 전력 상한을 초과한 것이라면, 제 1 시나리오보다 에너지 저감 효과가 더 높은 제 2 시나리오가 수행되어야 한다(S200).
제 2 시나리오가 수행되는 시점은, 현재 전력과 무관하게 예측전력 프로파일이 예측한 목표전력의 80%에 도달하는 시간이 확인될 수 있는바 그 시점으로부터 미리 결정된 소정의 시간(t2) 이전인 시점("B'")과, 현재 시점("B") 중 이른 시점에 수행되어야 한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 현재 시점이 이르기에, "B" 시점에 제 2 시나리오가 수행된다.
제 2 시나리오는 제 1 시나리오와 같은 일종의 절전 모드이나, 절전 정도가 제 1 시나리오보다 높다. 예를 들어, 건물(500)의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 10% 감소하도록 설정되고, 건물(500)의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 10% 감소하고 하한값이 10% 증가하도록 설정되며, 건물(500)의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 10% 감소하도록 설정되는 것이다.
예를 들어, 하절기에 사용자가 스마트 서모스탯(590)을 이용하여 공조 설비(530) 중 하나인 에어컨을 작동시키려 할 때에, 기존에 100분 연속 작동까지 이루어지도록 설정이 가능하였다면, 제 2 시나리오에서는 90분으로만 제한되게 된다.
또한, 제 1 시나리오에서와 같이, 제 2 시나리오에서는 스마트 서모스탯(590)에 구비된 재실 센서가 재실자가 없는 것으로 확인된 공간에 해당하는 조명 설비(540)의 작동을 중지시키도록 운영될 수도 있다.
한편, 제 1 시나리오와 마찬가지로, 이와 같이 제 2 시나리오로 건물이 운영되어 전력이 낮아질 수 있다.
따라서, 제 1 시나리오와 마찬가지로, 제 2 시나리오 수행 여부를 결정하는 목표전력의 80% 상하의 값으로서 미리 결정된 제 2 전력 상한과 제 2 전력 하한값이 정해져 있는데(도 8의 두 번째 박스), 만약 계측기(300)에 의하여 지속적으로 계측되는 전력이 제 2 전력 하한 이하로 일정 시간 유지되었다면(S210), 해당 시점에 제 2 시나리오의 수행을 중지하고 제 1 시나리오가 수행된다. 즉, 제 1 시나리오를 수행하는 S110 단계 이전으로 회귀한다.
반대로, 계측기(300)에 의하여 지속적으로 계측되는 전력이 제 2 전력 하한 이하가 아니라면(S210), 제 2 전력 상한을 초과하였는지 여부를 확인한다(S230).
제 2 전력 상한을 초과하지 않았다면 제 2 시나리오가 계속 수행된다.
제 2 전력 상한을 초과한 것이라면, 제 2 시나리오보다 에너지 저감 효과가 더 높은 제 3 시나리오가 수행되어야 한다(S300).
제 3 시나리오가 수행되는 시점은, 현재 전력과 무관하게 예측전력 프로파일이 예측한 목표전력의 90%에 도달하는 시간이 확인될 수 있는바 그 시점으로부터 미리 결정된 소정의 시간(t3) 이전인 시점("C'")과, 현재 시점("C") 중 이른 시점에 수행되어야 한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 현재 시점이 이른 시점인바 "C" 시점에 제 3 시나리오가 수행된다.
제 3 시나리오는 제 1 및 제 2 시나리오와 같은 일종의 절전 모드이나, 기 정도가 제 2 시나리오보다 높다. 예를 들어, 건물(500)의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 15% 감소하도록 설정되고, 건물(500)의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 15% 감소하고 하한값이 15% 증가하도록 설정되며, 건물(500)의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 15% 감소하도록 설정되는 것이다.
예를 들어, 하절기에 사용자가 스마트 서모스탯(590)을 이용하여 공조 설비(530) 중 하나인 에어컨을 작동시키려 할 때에, 기존에 100분 연속 작동까지 이루어지도록 설정이 가능하였다면, 제 3 시나리오에서는 85분으로만 제한되게 된다.
한편, 다른 실시예에서는, 제 3 시나리오가 목표 전력 직전의 마지막 시나리오이므로 더 강하게 제한이 이루어질 수도 있다. 즉, 15%의 제한이 아니라, 사용자가 스마트 서모스탯(590)을 통하여 공조 설비(530)의 제어를 아예 하지 못하도록 설정할 수도 있다.
또한, 제 1 및 2 시나리오에서와 같이, 제 3 시나리오에서는 스마트 서모스탯(590)에 구비된 재실 센서가 재실자가 없는 것으로 확인된 공간에 해당하는 조명 설비(540)의 작동을 중지시키도록 운영될 수도 있다.
한편, 제 1 및 2 시나리오와 마찬가지로, 이와 같이 제 3 시나리오로 건물이 운영되어 현재 전력이 낮아질 수 있다.
따라서, 현재 전력이 목표전력의 90% 이하인지 여부를 판단하여(S310), 이하인 경우 제 3 시나리오가 중지되고 제 2 시나리오가 수행될 것이며(S320), S210 단계 이전으로 회귀할 것이다.
이하가 아니라면 지속적으로 제 3 시나리오가 수행되어야 한다.
도 8에 도시된 예시에서, "C" 시점에 제 3 시나리오가 수행되다가, "D" 시점에 목표전력의 90% 이하로 낮아졌음이 확인되었는바, "D" 시점에 제 3 시나리오가 중지되고 제 2 시나리오가 수행될 것이다.
또한, 제 2 시나리오가 수행되는 동안 계측기(300)에서 계측되는 현재 전력이 더욱 낮아져 제 2 전력 하한 이하로 낮아졌다면(S210), 제 2 시나리오가 중지되고 제 1 시나리오가 수행될 것이며(S220), 현재 전력이 더욱 낮아져 제 1 전력 하한 이하로 낮아졌다면(S110), 제 1 시나리오가 중지되고 정상 운영될 것이다(S120).
(3) 기타
전술한 바와 같이, 본 발명의 사용자는 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)를 통하여 목표 전력 및 각각의 시나리오의 제어 방법 등을 편리하게 수정할 수 있다. 전술한 실시예에서는 각각의 시나리오마다 5% 단위로 제어 정도가 변경되었으나, 본 발명의 사용자는 이를 편리하게 변경할 수 있을 것이다.
또한, 전술한 실시예에서는 목표 전력의 70%, 80%, 90%를 각각 시나리오 트리거로서 총 3단계의 시나리오를 설정하였으나, 본 발명의 사용자는 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)를 통하여 트리거 백분율은 물론 시나리오의 단계 개수 등을 편리하게 수정할 수 있을 것이다. 이에, 아래 청구범위에서는 70%, 80%, 90%를 각각 소정의 백분율, 다른 소정의 백분율, 또 다른 소정의 백분율 등으로 기재함에 주의한다.
또한, 전술한 실시예에서는 대표적으로 공조 설비와 조명 설비를 예시로 설명하였으나, 특히 공장 건물과 같이 공조 내지 조명보다 전력 소비가 심한 기타 설비가 있는 경우에는 이를 제어하는 것이 보다 바람직할 것이다.
또한, 전술한 실시예에서 스마트 서모스탯(590)의 특정 형상을 예시적으로 설명하였으나, 어떠한 서모스탯 내지 단말기가 적용되어도 본 발명의 실시가 가능할 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
(부호의 설명)
100: 에너지 수요관리 운영서버
200: 에너지 수요관리 클라이언트 서버
300: 계측기
400: 원격 검침용 전력량계
500: 건물
510: 빌딩 자동제어 시스템
515: 온습도 센서
520: 기계 설비
530: 공조 설비
540: 조명 설비
550: 기타 설비
590: 스마트 서모스탯
591: 디스플레이부
592: 누름부
595: 회전 조절부
596: 재실 센서
597: 온습도 센서
598: 마이컴
599: 하우징
600: 기상 데이터베이스

Claims (13)

  1. (a) 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 기상청의 기상 데이터베이스(600)에서 확인되는 과거 기상 데이터와, 원격 검침용 전력량계(400)에서 확인되는 과거 전력사용 데이터를 이용하여, 미리 결정된 방법에 의해, 건물의 예측 전력 프로파일을 생성하는 단계;
    (b) 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200)에서, 건물의 목표 전력이 설정되는 단계;
    (c) 빌딩 자동제어 시스템(BAS; building automation system)(510)이, 상기 예측 전력 프로파일이 상기 목표 전력의 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 1 시간(t1) 이전에 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및
    (d) 계측기(300)에서 계측한 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 상한을 초과한 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 목표 전력의 다른 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 2 시간(t2) 이전 또는 현재 시점 중 이른 시간에 제 2 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계를 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후,
    (e) 현재 전력이 미리 결정된 제 2 전력 상한을 초과한 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 목표 전력의 또 다른 소정의 백분율을 초과하는 시점으로부터 미리 설정된 제 3 시간(t3) 이전 또는 현재 시점 중 이른 시간에 제 3 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계를 더 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    (c1) 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 하한 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 1 시나리오의 수행을 중지하는 단계를 더 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c1) 단계 이후,
    (c2) 현재 전력이 미리 결정된 제 1 전력 하한보다 커진 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및
    (c3) 상기 (c1) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후, 상기 (e) 단계 이전,
    (d1) 현재 전력이 미리 결정된 제 2 전력 하한 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 2 시나리오의 수행을 중지하고 상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및
    (d2) 상기 (d) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후,
    (e1) 현재 전력이 상기 목표 전력의 상기 또 다른 소정의 백분율 이하인 경우, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510)이, 상기 제 3 시나리오의 수행을 중지하고 상기 제 2 시나리오가 수행되어 건물을 운영하는 단계; 및
    (e2) 상기 (e) 단계 이전으로 회귀하는 단계를 더 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 건물의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 5% 감소하고, 건물의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 5% 감소하고 하한값이 5% 증가하며, 건물의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 5% 감소하도록, 건물이 운영되는 것이며, 그리고
    상기 제 2 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 건물의 공조 설비(530)의 가동시간 및 유지시간이 과거의 평균값과 비교하여 10% 감소하고, 건물의 공조 설비(530)에 설정된 온도 상한값이 10% 감소하고 하한값이 10% 증가하며, 건물의 엔탈피 운영시 엔탈피 목표값이 10% 감소하도록, 건물이 운영되는 것인,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 시나리오가 수행되어 건물이 운영되는 것은, 재실자가 건물의 공조 설비(530)를 제어하지 못하도록 건물이 운영되는 것인,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 및 3 시나리오가 수행되어 건물이 운영될 경우, 재실 센서에 의하여 재실자가 없는 것으로 감지된 공간의 조명 설비(540)의 작동이 중지되도록 건물이 운영되는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    건물의 예측전력 프로파일을 생성하는, 상기 미리 결정된 방법은,
    (a1) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 기상 데이터베이스(600)로부터 온도 및 습도를 포함하는 과거 기상 데이터를 날짜별로 확인하는 단계;
    (a2) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 원격 검침용 전력량계(400)로부터 날짜별로 과거 전력사용 데이터를 하루 단위로 확인하는 단계;
    (a3) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가, 상기 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 매핑함으로써, 온도 및 습도에 따른 전력사용 정도의 회귀 방정식을 연산하는 단계; 및
    (a4) 상기 에너지 수요관리 운영서버(100)가 온습도 센서(515)에 의하여 획득된 온도 및 습도를 상기 회귀 방정식에 대입함으로써 하루 단위인 건물의 예측전력 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는,
    건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법을 수행하기 위한 시스템으로서,
    통신 서버를 통하여 다수의 건물의 빌딩 자동제어 시스템(510)과 인터페이스하며, 특정 건물에 구비된 원격 검침용 전력량계(400)를 통하여 과거 전력사용 데이터를 확인하며, 기상 데이터베이스(600)로부터 과거 기상 데이터를 확인하고, 확인된 과거 전력사용 데이터와 과거 기상 데이터를 이용하여 미리 결정된 방법에 의하여 건물의 예측전력 프로파일을 생성할 수 있는, 상기 에너지 수요관리 운영서버(100);
    특정 건물에 구비되어 목표 전력이 설정되며, 건물을 운용하는 시나리오의 수정이 가능한, 상기 에너지 수요관리 클라이언트 서버(200);
    현재 전력을 확인하는 계측기(300);
    특정 건물의 과거 전력사용 데이터를 확인할 수 있는, 상기 원격 검침용 전력량계(400);
    특정 건물에 구비되는, 상기 빌딩 자동제어 시스템(510);
    상기 건물의 예측전력 프로파일 생성을 위하여 건물 외기의 온습도를 센싱하는 온습도 센서(515); 및
    상기 빌딩 자동제어 시스템(510)에 의하여 제어되는 다수의 설비(520, 530, 540, 550)를 포함하는,
    실시간 수요관리 및 에너지 저감 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템은, 특정 건물 내 각 공간별로 구비되는 스마트 서모스탯(590)을 더 포함하고,
    상기 스마트 서모스탯(590)은 상기 스마트 서모스탯(590)이 위치한 공간에 대한 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)를 제어하되, 해당 건물이 특정 시나리오의 범위 내에서만 제어하는,
    실시간 수요관리 및 에너지 저감 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스마트 서모스탯(590)은,
    디스플레이부(591);
    상기 디스플레이부(591)를 누름으로써 전기적 신호를 발생시키는 누름부(592);
    상기 디스플레이부(591) 외주면을 따라 형성되며, 회전에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 회전 조절부(595); 및
    재실 센서(596)를 포함하며,
    상기 스마트 서모스탯(590)은, 상기 누름부(592)와 상기 회전 조절부(595)에 의하여 상기 스마트 서모스탯(590)이 위치한 공간에 대한 공조 설비(530) 및 조명 설비(540)를 제어할 수 있는,
    실시간 수요관리 및 에너지 저감 시스템.
PCT/KR2016/004327 2015-04-30 2016-04-26 예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템 WO2016175529A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0061785 2015-04-30
KR1020150061785A KR101835045B1 (ko) 2015-04-30 2015-04-30 예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016175529A1 true WO2016175529A1 (ko) 2016-11-03

Family

ID=57199373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/004327 WO2016175529A1 (ko) 2015-04-30 2016-04-26 예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101835045B1 (ko)
WO (1) WO2016175529A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102126490B1 (ko) 2018-05-11 2020-06-24 주식회사 록스 지향성 비용함수를 이용한 에너지 수요예측을 위한 장치 및 방법
CN109461025B (zh) * 2018-10-23 2020-11-27 国网湖南省电力公司节能管理分公司 一种基于机器学习的电能替代潜在客户预测方法
KR102083583B1 (ko) 2019-07-26 2020-03-02 주식회사 선우오토텍 소비전력 관리 기능을 갖춘 공조 시스템
KR20240053209A (ko) 2022-10-17 2024-04-24 고려대학교 산학협력단 비주거 건축물의 전력 에너지 수요 예측을 위한 통계 모델 생성 방법 및 이를 실행하는 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06276681A (ja) * 1993-03-23 1994-09-30 Hokuriku Electric Power Co Inc:The 電力需要量予測装置
KR20050019695A (ko) * 2003-08-21 2005-03-03 삼성에버랜드 주식회사 인터넷을 이용한 다수의 전력사용처에 대한 하절기피크전력 적응제어장치 및 그 방법
KR20130035577A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 주식회사 케이티 상황 인지 기반의 건물 에너지 소비 최적화를 지원하는 시스템 및 방법
KR20130130513A (ko) * 2012-05-22 2013-12-02 (주)시리우스소프트 지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템
KR20150035438A (ko) * 2013-09-25 2015-04-06 주식회사 케이티 제어 시나리오를 사용하는 스마트 그리드 건물 에너지 관리 시스템 및 그 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101278638B1 (ko) * 2012-08-29 2013-06-25 주식회사 한성이엔지 스마트 에너지 관리 시스템 및 그 제어 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06276681A (ja) * 1993-03-23 1994-09-30 Hokuriku Electric Power Co Inc:The 電力需要量予測装置
KR20050019695A (ko) * 2003-08-21 2005-03-03 삼성에버랜드 주식회사 인터넷을 이용한 다수의 전력사용처에 대한 하절기피크전력 적응제어장치 및 그 방법
KR20130035577A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 주식회사 케이티 상황 인지 기반의 건물 에너지 소비 최적화를 지원하는 시스템 및 방법
KR20130130513A (ko) * 2012-05-22 2013-12-02 (주)시리우스소프트 지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템
KR20150035438A (ko) * 2013-09-25 2015-04-06 주식회사 케이티 제어 시나리오를 사용하는 스마트 그리드 건물 에너지 관리 시스템 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101835045B1 (ko) 2018-03-09
KR20160130023A (ko) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016175529A1 (ko) 예측전력 프로파일을 통한 건물 실시간 수요관리 및 에너지 저감 방법과 이를 위한 시스템
WO2017123074A1 (ko) 전자 장치 및 이의 냉난방 제어 방법
WO2015163732A1 (en) Operating method and apparatus of smart system for power consumption optimization
WO2016111604A1 (ko) 에너지관리 시스템 및 그 제어방법
WO2020141676A1 (ko) 스마트 팩토리 모니터링 시스템
WO2016195327A1 (ko) 전력 공급을 제어하는 방법 및 장치
WO2019168341A1 (ko) 통합 iot 모듈 및 이를 이용한 iot 기반의 설비 환경 통합 관리 시스템
WO2021141189A1 (ko) 빌딩 설비 에너지 관리 제어 시스템 및 그 제어 방법
WO2018076756A1 (zh) 智能穿戴设备的穿戴状态检测方法及检测装置、空调器
WO2019078511A1 (ko) 전자 장치의 상태에 기반하여, 무선 전력 수신 회로를 비활성화하는 방법 및 그 전자 장치
WO2016186417A1 (ko) 공조 기기의 기동 제어 방법 및 장치
CA3025376A1 (en) Redundant power supply and control for light fixtures
WO2020004972A1 (en) Automatic control artificial intelligence device and method for updating a control function
EP3278033A1 (en) Apparatus and method for adaptively applying central hvac system and individual hvac system
EP2443722A1 (en) Apparatus and method for reducing power consumption of electronic product
WO2014092260A1 (ko) 디지털 도어락과 연계되는 스마트 그리드를 포함한 에너지 통제용의 홈네트워크 제어 시스템 및 그 제어 방법
WO2019156343A1 (ko) 배전반의 모니터링 및 부하 제어 시스템
WO2020013619A1 (ko) 전력계통 신뢰도 지수를 토대로 한 변전소 자산 관리 방법 및 장치
KR20100017201A (ko) 기록장치 및 장치 파라미터를 모니터링하기 위한 방법
WO2021235827A1 (ko) 공기 청정기 관리 시스템 및 그의 동작 방법
WO2017171332A1 (ko) 전력 네트워크 시스템
WO2022145834A1 (ko) 에너지 하베스팅 센서의 동작 패턴 결정을 통한 전력 절감 방법 및 시스템
WO2020017679A1 (ko) 에어컨을 제어하는 장치 및 방법
WO2021118221A1 (en) Server and method for controlling thereof
WO2014157771A1 (ko) 엘이디 조명 제어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16786715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16786715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1