수요전력(DEMAND)의 기본이론

1) 수요전력(DEMAND)의 정의

수요시한동안 측정된 전력의 평균값을 말하며 다음 식으로 표현된다.

수요전력(Kw) = 수요 시한내 사용전력량(Kwh)/수요시한(h)

여기서 수요시한은 평균전력을 구하기 위하여 정해진 시간의 길이로 국내의 경우 15분으로 설정되어 있으며, 최대수요전력제어기가 사용전력을 연산하고 부하를 제어하는데 기본이 되는 시간으로 정의된다.

2) 최대수요전력제어(DEMAND CONTROL)의 필요성

근래에 들어 설비의 고급화, 대형화 등으로 전력소비가 급격히 증가하면서 전력 예비율의 절대 부족현상이 발생하고 있어 최대수요전력의 효율적인 관리의 필요성이 증가하였다. 또한 전기사용 수용가 측에서는 생산활동과, 사업활동 등을 원활하게 추진하면서 합리적인 전력사용을 통해 전력요금을 절감하기 위한 방법으로 전력사용량의 절감, 피크전력의 억제, 부하 평준화 등을 도모하고 있다.

최대전력을 절감할 수 있는 방법으로는 디맨드 콘트롤러에 의해 최대수요전력을 억제하는 방법과 조업방식, 공정의 변경, 전력소비가 적은 생산시스템으로의 이행 등이 있다.

현재 한국전력공사의 전력요금은 시간대별, 계절별 차등요금을 적용하고 있으며 요금수준의 차등 폭을 확대하여 최대수요의 절감효과를 제고하기 위하여 기본요금 산정시 최대수요전력을 기준으로 부과하므로 전력요금의 절감을 위해서는 최대수요전력제어 방식의 도입이 고려되고 있다.

3) 최대수요전력제어방식

□ 피크컷트(Peak - Cut) 제어방식

어느 시간대에 집중하는 부하가동을 다른 시간대로 옮기는 것이 생산공정상 곤란한 경우, 목표전력을 초과하지 않도록 일시적으로 차단할 수 있는 일부 부하를 차단하는 방식이다.

□ 피크 쉬프트(Peak - Shift) 제어방식

최대수요전력을 구성하고 있는 부하 중 피크시간대에서 다른 시간대로 옮길 수 있는 부하를 검토하여 피크부하를 다른 시간대로 이행시키는 방법이며, 심야전력을 이용하는 빙축열 냉방 시스템이 적용되고 있다.

빙축열 냉방 시스템은 심야전력을 이용하여 야간에 얼음 또는 냉수를 생산, 저장하였다가 낮시간대의 냉방에 이용하는 냉방방식으로 최근 정책적으로 자금지원 및 기술지원을 통하여 보급을 촉진하고 있다.

□ 설비부하의 프로그램 제어방식

이 방식에서는 디맨드 콘트롤러(Demand Controller)가 이용되고 있으며, 디맨드 제어에 의한 피크 전력을 억제하기 위하여 마이크로 프로세서를 내장시킨 고도의 감시제어 기능을 가진 최대수요전력감시제어 장치이다.

항시 전력 부하의 상태를 감시하고 있다가 우리나라의 수요시한인 15분 내에 미리 설정된 목표전력의 초과가 예상되면 경보신호를 발생시킴과 동시에 일시적으로 차단 가능한 부하를 프로그램된 순서에 의해 최대 8회로까지 차단시켜 최대수요전력의 상승을 억제하고, 부하가 감소하면 다시 미리 입력된 프로그램에 의하여 순차적으로 부하를 투입시키는 방식이다.

□ 자가용 발전설비의 가동에 의한 피크제어방식

목표전력을 초과하는 최대수요전력에 해당하는 부하를 자가용 발전설비로 분담하게 하는 방식이다. 일반적으로 일정 규모 이상의 수용가에서는 자가용 발전설비의 설치가 의무화되고 있으므로 부하특성을 면밀히 검토하여 자가용 발전설비의 전원공급에 의하여 최대수요전력의 상승을 억제한다.

4) DEMAND CONTROLLER의 적용시 고려사항

□ 제어대상

최대수요전력 제어를 목적으로 하는 제어대상기기는 일반적으로 수용가의 업종에 따라 달라지나 주로 냉방설비, 콤프레셔, 조명, 기타 단시간 정지가 가능한 부하설비가 고려되고 있다.

□ 제어부하의 선택

일반 업무용 시설의 경우 냉방설비 및 관련기기와 조명설비, 공조설비를 주 대상으로 하고 있으나, 공장의 경우에는 생산활동에 영향을 주지 않아야 제어대상기기 선정 시 신중한 주의가 요망된다.

□ 부하제어 방법

제어대상 부하설비, 조업의 형태에 따라 자동 부하 제어 방식과 수동 부하제어 방식으로 나눌 수 있다.

․ 수동 부하제어

공장등의 생산설비 등과 같이 자동 부하제어가 곤란한 설치환경인 경우 디맨드 콘트롤러의 예비 경보기능 및 차단 경보 신호 발생 시 부하설비의 가동 상태에 따라 선별적으로 부하를 선별적으로 차단하는 방식이다. 이러한 수동부하제어 방법은 부하제어를 위한 연락방법, 부하를 제어하는 데 소요되는 예상시간, 대상부하를 제어하는 담당자 등을 결정하여야 한다.

․ 자동 부하제어

피크 전력을 억제하기 위하여 마이크로 프로세서를 내장시킨 고도의 감시제어 기능을 가진 디맨드 콘트롤러에서 항시 전력 부하의 상태를 감시하고 있다가 미리 설정된 목표전력의 초과가 예상되면 경보신호를 발생시킴과 동시에 일시적으로 차단 가능한 부하를 프로그램된 순서에 의해 최대 8회로까지 차단시켜 최대수요전력의 상승을 억제하고, 부하가 감소하면 다시 미리 입력된 프로그램에 의하여 순차적으로 부하를 투입시키는 방식이다.