KR20140021179A - Method and apparatus for predicting daily solar radiation level - Google Patents

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KR20140021179A
KR20140021179A KR1020120087104A KR20120087104A KR20140021179A KR 20140021179 A KR20140021179 A KR 20140021179A KR 1020120087104 A KR1020120087104 A KR 1020120087104A KR 20120087104 A KR20120087104 A KR 20120087104A KR 20140021179 A KR20140021179 A KR 20140021179A
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Abstract

A method for predicting a daily solar radiation level according to the embodiments of the present invention includes the steps of: providing a case database to express each case by a dependent variable including the daily solar radiation level according to the subdivisions of the seasons and a plurality of independent variables including geographical attributes and meteorological attributes measured according to the subdivisions of the seasons and a test case to which independent variable test values are given; dividing the meteorological attributes and the daily solar radiation level according to the subdivisions of the seasons in the cases of the case database into groups according to the subdivisions of the seasons; and estimating a daily solar radiation level prediction value based on a search result according to the subdivisions of the seasons searched from the group according to the subdivisions of the seasons in the case database with regard to the given independent variable test values. [Reference numerals] (AA) Grasp insolation properties; (BB) Meteorological observation document DB; (CC) Grouping by season; (DD) Prediction model; (EE) Insolation by season

Description

일사량 예측 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREDICTING DAILY SOLAR RADIATION LEVEL}METHOD AND APPARATUS FOR PREDICTING DAILY SOLAR RADIATION LEVEL}

본 발명은 태양광 이용 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일사량 예측 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to solar light utilization technology, and more particularly, to solar radiation prediction technology.

유엔기후변화협약(UNFCCC: UN Framework Convention on Climate Change)은 수년 간에 걸친 지구 온난화에 대한 범세계적 문제 인식 촉구의 결과로 1992년에 체결되었고 1994년 3월에 발표되었다. 그 이후에 온난화의 주범인 온실가스의 배출을 줄이기 위한 노력의 일환으로 많은 국가들이 태양광 같은 신재생 에너지의 보급 정책을 펴왔다.The United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) was signed in 1992 and published in March 1994 as a result of several years of calls for global awareness of global warming. Since then, as part of efforts to reduce greenhouse gas emissions, the main culprit of global warming, many countries have implemented policies to disseminate renewable energy such as solar energy.

여러 선진국에서는 발전차액지원제도를 시행하고 있고, 각각의 목표년도까지 20 %에서 50 %에 이르는 태양광 공급 의무량도 설정하고 있다.In many developed countries, there is a power generation differential support system, with a mandatory solar energy supply requirement ranging from 20% to 50% by each target year.

한국의 경우, 태양광 에너지 설비는 최근 연평균 130% 정도의 성장률을 보이며 활발하게 보급되고 있다. 학교와 같은 교육 시설에서는 약 800%의 증가세를 보이고 있다.In the case of Korea, solar energy facilities have been actively spreading recently with an average annual growth rate of about 130%. Educational facilities, such as schools, are growing by about 800%.

기술적으로도, 대규모 부지나 설비가 필요하고 에너지 생산지가 도심과 같은 전력 에너지 수요지와 멀 수 밖에 없으며 효율을 더 높이기 어려운 풍력이나 파력, 조력과 같은 다른 신재생 에너지와 달리, 태양광 에너지는 도심이나 빌딩에서 다양한 형태와 규모로 전력 에너지를 생산할 수 있고 태양열도 함께 활용할 수도 있으며 모듈화로 대량생산될 수 있고 대규모 투자와 기술 개발로 효율이 크게 개선되고 있어 여러 모로 유리하다.Technically, unlike other renewables such as wind, wave and tidal power, which require large sites or facilities, energy production sites are far from electricity energy demands such as urban centers, and where efficiency is more difficult, solar energy In buildings, power energy can be produced in various forms and scales, solar power can be utilized, mass production can be achieved through modularization, and efficiency is greatly improved by large-scale investment and technology development.

통상 태양광 발전 시스템을 PV(Photovoltaic) 시스템이라고 한다. PV 시스템의 발전 경제성은 짧게는 하루 동안의 태양광의 세기 변화에 대처하는 방식에도 영향을 받지만, 그보다는 연간 태양광 일사량(DSR: Daily Solar Radiation)에 의해 더 좌우된다고 할 수 있다.Typically, photovoltaic power generation system is called PV (Photovoltaic) system. The development economics of PV systems are, in short, influenced by the way they cope with changes in the intensity of sunlight during the day, but are more dependent on the daily solar radiation (DSR).

종래에 태양광 발전 시스템을 효율화하려는 노력은 대체로 PV 소재 개선, 전력 변환 효율 개선, 전력 비축 장치 개선, 태양 추적 장치 등의 개선에 집중되어 왔지만, 현실적으로는 태양광 발전 시스템을 어디다 설치하느냐의 문제는 이러한 기술들의 개선으로 얻는 효율의 증가보다 더 중요한 문제이다.In the past, efforts have been focused on improving PV materials, improving power conversion efficiency, improving power storage devices, and solar tracking devices, but in reality, the question of where to install the solar power generation system is This is more important than the increase in efficiency gained by improvements in these technologies.

또한, 어느 부지에 태양광 발전 시스템을 반드시 설치해야 하는 경우라면, 목표하는 전력량을 얻기 위해 어느 정도 규모로 설치해야하는지 예측하는 문제나, 또는 반대로 특정 규모로 설치할 경우 얻을 수 있는 전력량은 어느 정도인지 예측하는 문제가 대두될 수 있다. 이러한 문제들은 모두 태양광 일사량을 정확히 알아야 해결책을 제시할 수 있다.In addition, if a site needs to install a photovoltaic power generation system, it is a problem of predicting the scale to be installed in order to obtain a target amount of power, or, conversely, predicting the amount of power that can be obtained by installing a specific scale. The problem can be raised. All of these problems require accurate knowledge of solar radiation to provide a solution.

따라서, PV 시스템의 경제성을 극대화하려면 일사량이 정확하게 파악되어야 한다.Therefore, in order to maximize the economics of PV systems, the amount of solar radiation must be accurately identified.

그러나, 태양광 일사량은 태양광의 입사 각도를 결정하는 위도나 태양광이 지표면에 도달하기까지 대기권에서 흡수되는 정도를 결정하는 기상 조건에 따라 크게 영향을 받는다.However, solar radiation is greatly influenced by latitude, which determines the angle of incidence of sunlight, or weather conditions, which determine how much sunlight is absorbed in the atmosphere until it reaches the earth's surface.

국내에서는 24 개 지역의 기상청 관측소에서 일사량을 실측하고 있고 과거 약 30년 간의 월별 일사량 수치를 데이터베이스로 구축한 상태이다. 그러나, 기상청 관측소가 없는 지역의 일사량 실측 데이터는 직접 장기간 조사하지 않는 이상 사실상 획득하기 불가능한 실정이다.In Korea, meteorological surveys are conducted at 24 weather stations, and monthly solar radiation figures for the past 30 years have been built into the database. However, insolation data from regions without meteorological stations are virtually impossible to obtain unless surveyed for a long time.

이에 따라, 일사량 실측 데이터가 없는 지역의 일사량을 예측할 필요성이 대두되었다. 일사량 예측을 위해 몇 가지 예측 방법론들이 적용되었는데, ANN(인공신경망, Artificial Neural Network) 모델, GIS(지리정보 시스템, Geographic Information System) 모델, 인공위성 기반 모델 등이 제안되었다.Accordingly, the necessity of predicting the amount of insolation in an area where there is no data on insolation has emerged. Several prediction methodologies have been applied to predict the amount of solar radiation. An artificial neural network (ANN) model, a geographic information system (GIS) model, and a satellite-based model have been proposed.

그러나 ANN 모델링은 예측 정확도는 우수하나 예측 결과의 근거를 설명하지 못하는 단점이 있고, GIS 모델이나 인공위성 기반 모델은 예측 지역과 실측 지역 사이의 지도 상의 거리를 근거로 모델링하기 때문에 실제 지형이나 기상 조건을 고려하지 않아 신뢰성이 낮다는 단점이 있다.However, ANN modeling has good prediction accuracy, but it does not explain the basis of the prediction result. GIS model or satellite-based model is based on the map distance between the prediction area and the actual measurement area. It does not take into account the disadvantage of low reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 예측 정확도를 가지면서 예측 결과의 근거를 설명할 수 있는 일사량 예측 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a solar radiation prediction method and apparatus that can explain the basis of the prediction result while having a high prediction accuracy.

본 발명의 일 측면에 따른 절기별 일사량 예측 방법은,Seasonal solar radiation prediction method according to an aspect of the present invention,

각각의 사례가 지리적 속성과 절기별로 관측된 기상학적 속성들을 포함하는 복수의 독립 변수들과 절기별로 관측된 일사량을 포함하는 종속 변수로써 표현되는 사례 데이터베이스와, 독립 변수 시험값들이 주어지는 테스트 사례를 제공하는 단계;Provides test cases with independent variable test values, each with a case database represented as a plurality of independent variables containing geographic and seasonal observed meteorological properties, and a dependent variable containing seasonally observed solar radiation. Making;

상기 사례 데이터베이스 내의 사례들의 절기별 기상학적 속성들 및 절기별 일사량을 절기별 군집으로 분할하는 단계; 및Dividing the seasonal meteorological attributes and the seasonal insolation of the cases in the case database into seasonal clusters; And

상기 주어진 독립 변수 시험값들에 관하여 상기 사례 데이터베이스의 절기별 군집으로부터 검색되는 절기별 검색 결과를 기초로 절기별 일사량 예측값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.And estimating a solar radiation forecast value per season based on a seasonal search result retrieved from a seasonal cluster in the case database with respect to the given independent variable test values.

일 실시예에 있어서, 상기 사례 데이터베이스의 검색은,In one embodiment, the search of the case database,

적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들에 기초한 각각의 종속 변수 예측값들 및 오차율들을 기초로 필터링 범위를 결정하는 단계;Determining a filtering range based on respective dependent variable predictions and error rates based on at least two or more quantitative prediction methodologies;

적어도 사례기반추론(Case Based Reasoning)을 위한 파라미터들을 유전자 알고리즘(Gene Algorithm)을 이용하여 최적화하는 단계; 및Optimizing at least parameters for Case Based Reasoning using a Gene Algorithm; And

최적화된 파라미터들에 기초한 사례기반추론으로부터 얻은 검색 사례들 중에서 종속 변수값들이 상기 필터링 범위 내에 있는 검색 사례들을 유사 사례로서 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Among search cases obtained from case-based reasoning based on optimized parameters, the method may include outputting search cases whose dependent variable values fall within the filtering range as similar cases.

일 실시예에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들은 MRA(다중 회귀 분석), ANN(인공신경망)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the at least two quantitative prediction methodologies can include MRA (multiple regression analysis), ANN (artificial neural network).

일 실시예에 있어서, 상기 필터링 범위는In one embodiment, the filtering range is

상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와, 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위(cross-range)일 수 있다.It may be a cross-range between a maximum of lower limit values of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of upper limit values of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies.

일 실시예에 있어서, 상기 필터링 범위는In one embodiment, the filtering range is

상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위를 허용 한계율(tolerance range)만큼 확대한 확대 교차 범위일 수 있다.An enlarged crossover that extends an intersection range between a maximum of lower limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of upper limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies by a tolerance range. It can be a range.

일 실시예에 있어서, 상기 적어도 사례기반추론을 위한 파라미터들은,In one embodiment, the at least parameters for case-based reasoning are:

사례기반추론을 위한 파라미터들로서 MCAS(minimum criterion for scoring attribute similarity), RAWn(Range of nth Attribute Weight), RCS(range of case selection)과, 필터링 범위의 결정을 위한 파라미터들로서 TRCRMA(Tolerance range of cross range between the predicted values of MRA and ANN models)를 포함할 수 있다.Minimum criterion for scoring attribute similarity (MCAS), range of nth attribute weight (RAC), range of case selection (RCS) as parameters for case-based reasoning, and TRCRMA (Tolerance range of cross range) as parameters for determining filtering range between the predicted values of MRA and ANN models).

일 실시예에 있어서, 상기 절기는 각각 월, 계절, 반기 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the season may be any one of the month, season, semi-annual.

본 발명의 다른 측면에 따른 절기별 일사량 예측 장치는,Seasonal solar radiation prediction apparatus according to another aspect of the present invention,

각각의 사례가 지리적 속성과 절기별로 관측된 기상학적 속성들을 포함하는 복수의 독립 변수들과 절기별로 관측된 일사량을 포함하는 종속 변수로써 표현되는 사례 데이터베이스;A case database in which each case is represented as a plurality of independent variables including geographic attributes and meteorological attributes observed per season and dependent variables including solar radiation observed per season;

상기 사례 데이터베이스 내의 사례들의 절기별 기상학적 속성들 및 절기별 일사량을 절기별 군집으로 분할하는 군집 분할부; 및A cluster division unit for dividing the seasonal meteorological attributes and the solar radiation in each season into the clusters by season; And

독립 변수 시험값들이 주어지는 테스트 사례가 제공되면, 상기 주어진 독립 변수 시험값들에 관하여 상기 사례 데이터베이스로부터 검색되는 결과를 기초로 절기별 일사량 종속 변수 예측값을 추정하는 일사량 예측부를 포함할 수 있다.If a test case provided with independent variable test values is provided, the solar radiation prediction unit may estimate an insolation dependent variable predicted value for each season based on a result retrieved from the case database with respect to the given independent variable test values.

일 실시예에 있어서, 상기 일사량 예측부는In one embodiment, the solar radiation prediction unit

적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들에 기초하여 상기 사례 데이터베이스의 사례들에 관하여 종속 변수 예측값들, 오차율들 및 예측 범위들을 연산하는 정량적 예측 분석부;A quantitative prediction analysis unit that calculates dependent variable prediction values, error rates, and prediction ranges with respect to the cases of the case database based on at least two or more quantitative prediction methodologies;

상기 사례 데이터베이스의 사례들 중에서 사례기반추론을 이용하여 테스트 사례와 유사한 사례들을 검색하는 사례기반추론 모델;A case-based reasoning model for searching for cases similar to test cases using case-based reasoning among the cases of the case database;

상기 사례기반추론 모델을 위한 파라미터들을 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화하는 파라미터 최적화부; 및A parameter optimizer which optimizes parameters for the case-based reasoning model using a genetic algorithm; And

상기 종속 변수 예측값들, 오차율들 및 예측 범위들을 기초로 결정되는 필터링 범위를 가지고 상기 사례기반추론 모델에서 검색된 사례들을 필터링하여 유사 사례를 출력하는 필터링부를 포함할 수 있다.And a filtering range that has a filtering range determined based on the dependent variable prediction values, the error rates, and the prediction ranges, and outputs similar cases by filtering the cases searched in the case-based reasoning model.

상기 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들은 MRA(다중 회귀 분석), ANN(인공신경망)을 포함할 수 있다.The at least two quantitative prediction methodologies may include MRA (Multiple Regression Analysis), ANN (Artificial Neural Network).

일 실시예에 있어서, 상기 필터링부는In one embodiment, the filtering unit

상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와, 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위(cross-range)를 상기 필터링 범위로 결정하도록 동작할 수 있다.Determine a cross-range between the maximum of the lower bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and the minimum of the upper bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies as the filtering range. It can work.

일 실시예에 있어서, 상기 필터링부는In one embodiment, the filtering unit

상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위를 허용 한계율만큼 확대한 확대 교차 범위를 상기 필터링 범위로 결정하도록 동작할 수 있다.Filtering the enlarged crossover range by enlarging the crossover range between a maximum of the lower bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of the upper bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies by an acceptable threshold rate. Can be determined to determine the range.

일 실시예에 있어서, 상기 절기는 각각 월, 계절, 반기 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the season may be any one of the month, season, semi-annual.

본 발명의 일사량 예측 방법 및 장치에 따르면, 실제로 기후적/지리적 특성으로 인해 영향받아 다양한 양상을 보이는 일사량을 높은 예측 정확도를 가지고 예측할 수 있다.According to the method and apparatus for predicting insolation of the present invention, it is possible to predict, with high prediction accuracy, insolation which shows various aspects influenced by the climatic / geographical characteristics.

본 발명의 일사량 예측 방법 및 장치에 따르면, 월별 데이터에 근거한 군집 형성에 기반하여 평균 예측 정확도와 표준편차를 크게 개선하였으며, 동시에 예측 결과의 근거를 과거의 사례들을 가지고 설명할 수 있다.According to the solar radiation prediction method and apparatus of the present invention, the average prediction accuracy and the standard deviation are greatly improved based on the clustering based on the monthly data, and the basis of the prediction result can be explained with the past cases.

본 발명의 일사량 예측 방법 및 장치에 따르면, 높은 예측 정확도를 보장하므로 대규모의 전력 생산 프로젝트의 장기간의 에너지 비용(LCEC: Life Cycle Energy Cost), 환경 부하(LCCO2: Life Cycle CO2)에 발생할 수 있는 불확실성과 오류를 줄일 수 있다.According to insolation prediction method and apparatus of the present invention ensures a high prediction accuracy because of the large-scale power generation projects long-term energy costs that may occur:: (Life Cycle CO 2 LCCO2 ) (LCEC Life Cycle Energy Cost), environmental impact Uncertainty and errors can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법을 개략적으로 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법을 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법에서 응용되는 하이브리드 사례기반추론 방법론의 구체적인 단계들을 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법에서 유전자 알고리즘(GA)의 염색체를 예시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 장치를 예시한 블록도이다.
도 6a 내지 도 6d는 실측된 일사량의 지리적 분포를 계절별로 예시한 도면들이다.
도 7은 실측된 일사량의 월별 분포를 예시한 도면이다.
1 is a conceptual diagram schematically illustrating a method of predicting insolation according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart specifically illustrating a method of predicting insolation according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating specific steps of the hybrid case-based reasoning methodology applied in the solar radiation prediction method according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a chromosome of a genetic algorithm (GA) in the method of predicting insolation according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting insolation according to an embodiment of the present invention.
6A through 6D are seasons illustrating a geographical distribution of actually measured solar radiation amount.
7 is a diagram illustrating a monthly distribution of measured solar radiation amount.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법을 개략적으로 예시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating a method of predicting insolation according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일사량 예측 방법은 먼저 일사량 실측 데이터와 기상 자료, 지리적 정보를 기초로 일사량의 특성을 여러 측면들에서 파악하는 절차로부터 시작할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method of predicting insolation according to the present invention may first start from a process of identifying characteristics of insolation from various aspects based on insolation measurement data, weather data, and geographic information.

이어서, 사례 데이터로서 일사량과 그 밖의 기상 자료들을 수집하고 데이터베이스화한다. 이때, 일사량 및 기타 기상 자료들은 월별 기준으로 군집화될 수 있다.The solar radiation and other weather data are then collected and databaseed as case data. At this time, insolation and other weather data may be clustered on a monthly basis.

다음으로, 절기별로, 예를 들어 월별로, 군집화된 사례 데이터들에 대해 사례기반추론(Case Based Reasoning)을 통해 테스트 지점의 절기별 일사량을 예측할 수 있다.Next, the seasonal insolation of the test point can be predicted through case based reasoning on the clustered case data for each season, for example, monthly.

예측된 일사량은 이후에 전력 생산량 예측 또는 설비 규모 예측에 활용될 수 있다.The predicted solar radiation can then be used to predict power production or plant size.

일사량의 특성은 개략적으로 다음과 같이 파악할 수 있다.The characteristics of the solar radiation can be roughly identified as follows.

국내에서는 기상청에서 운영되는 24개 관측소에서 일사량을 비롯하여 다양한 기상 정보들이 실측되고 있다. 기상 분석 프로그램인 ArcGIS 9.3를 이용하여, 국내 24개 관측소에서 2011년 3월부터 2012년 2월까지 1년 동안의 일사량 데이터의 계절별 평균값을 분석하고, 분석 결과를 지도상에 표현한 것이 도 6a 내지 도 6d이다.In Korea, various weather information including solar radiation is measured at 24 stations operated by the Korea Meteorological Administration. Using the weather analysis program ArcGIS 9.3, seasonal average values of insolation data for one year from March 2011 to February 2012 were analyzed at 24 stations in Korea, and the analysis results are represented on a map. 6d.

도 6a는 2011년 3월부터 5월까지, 도 6b는 2011년 6월부터 8월까지, 도 6c는 2011년 9월부터 11월까지, 도 6d는 2011년 12월부터 2012년 2월까지 측정된 일사량들의 개략적인 계절별 평균값이다.FIG. 6A is measured from March to May 2011, FIG. 6B is measured from June to August 2011, FIG. 6C is measured from September to November 2011, and FIG. 6D is measured from December 2011 to February 2012. The approximate seasonal average of the insolations.

도 6a 내지 도 6d에 표현된 일사량 지도는 일견 이러한 지도로 일사량을 충분히 예측할 수 있을 것이라고 여겨질 수 있다. 하지만, 도 6a 내지 도 6d의 일사량 지도는 관측소들의 데이터들을 높이값으로 취급하여 수리적으로 분석한 등고선 형태의 지도일 뿐이어서, 지형적 요건이 고려되지 않아 다만 개략적인 경향을 알 수 있을 뿐이다.The solar radiation map represented in Figs. 6A to 6D may be considered to be able to sufficiently predict the solar radiation with such a map. However, the solar radiation maps of FIGS. 6A to 6D are only contour maps which are mathematically analyzed by treating data of the stations as height values, and thus only a rough trend can be seen because the geographical requirements are not considered.

한반도는 사계절이 구별되는 온대계절풍 기후에 속하기 때문에, 여름에는 남동계절풍의 영향을 받아 고온 다습하고, 겨울에는 북서계절풍의 영향을 받아 한랭건조한 기후를 보인다. 또한 3면이 바다이고 국토의 70%가 산이며, 남북으로 길게 뻗은 태백산맥을 중심으로 동고서저형의 지형적 특징을 보인다. 이러한 기후적/지형적 특성이 복합적으로 연계되면서 한반도의 지역별 계절별 일사량 특성을 복잡하게 만들고 있다.Since the Korean Peninsula belongs to a temperate climate with four distinct seasons, it is hot and humid under the influence of the southeast season in summer and cold and dry under the influence of the northwest season in the winter. In addition, the three sides are the sea, 70% of the country is mountains, and the topographical features of the ridges of the Taebaek Mountains extend from the north to the south. The combination of these climate / terrain features complicates the seasonal solar radiation characteristics of the Korean peninsula.

일견 일사량은 위도에 가장 크게 영향을 받을 것 같지만, 실제로는 위도 뿐 아니라 기상 상태에 영향을 더 많이 받을 수 있다. 도 6a 내지 도 6d를 살펴보면, 봄(도 6a)과 가을(도 6c)에는 남쪽으로 갈수록 평균 일사량이 커지는 경향을 보이지만, 여름(도 6c)과 겨울(도 6d)에는 남동쪽 또는 동쪽 지방에서 평균 일사량이 훨씬 큰 경향을 보인다. 따라서, 일사량의 예측을 위해서 단순히 위도나 지리적 정보 정도를 이용하는 것만으로는 부족하고 기상학적 현상들을 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다.At first glance, insolation is likely to be most affected by latitude, but in reality it can be more affected by weather conditions as well as latitude. 6A to 6D, in the spring (FIG. 6A) and autumn (FIG. 6C), the average amount of solar radiation tends to increase toward the south, but in summer (FIG. 6C) and winter (FIG. 6D), the average amount of solar radiation in the southeast or east region. This seems to be much larger. Therefore, it is not enough to simply use latitude or geographic information for the prediction of insolation and play an important role in meteorological phenomena.

다음의 표 1은 도 6a 내지 도 6d의 기초가 되는 일사량 및 기상 실측 데이터들과 관련하여 일사량과 주요한 기상학적 현상들의 상관관계를 분석한 것이다. Table 1 below analyzes the correlation between insolation and major meteorological phenomena in relation to the insolation and meteorological data that are the basis of FIGS. 6A to 6D.

구분division 월평균
일조율
Monthly average
Sunshine
월평균
운량
Monthly average
Cloud
월평균
기온
Monthly average
Temperatures
계절별
평균
일사량
Seasonal
Average
Insolation
spring
(3월~ 5월)(March-May)
.445.445 -.341-.341 .744.744
여름summer
(6월~8월)(June to August)
.857.857 -.804-.804 -.132-.132
가을autumn
(9월~11월)(September to November)
.195.195 .023.023 .735.735
겨울winter
(12월~2월)(December-February)
.570.570 -.449-.449 0.0700.070

표 1을 참조하면, 일사량과 각각의 주요한 기상학적 현상들 사이에 상관관계는 계절 별로 큰 차이가 있음을 알 수 있다. 일반적으로 상관계수의 절대값이 0.5 이상이면 강한 상관관계가 있다고 할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the correlation between the solar radiation and each of the major meteorological phenomena varies greatly from season to season. In general, if the absolute value of the correlation coefficient is 0.5 or more, there is a strong correlation.

봄 기간 동안에는 일사량과 평균 기온 사이에 상관관계는 0.744로 높은 반면에 일조율과 운량은 상관관계가 낮다. 이러한 상관관계는 도 6a에서도 기온이 높은 남쪽 지방일수록 일조량이 높은 경향으로 확인될 수 있다.During spring, the correlation between insolation and mean temperature is high (0.744), while the sunshine and cloudiness are low. This correlation can be confirmed in FIG. 6a that the higher the temperature is, the greater the amount of sunshine.

하지만 여름에는 반대로 일사량은 평균 기온에는 낮은 상관관계를 보이지만 일조율과 운량에는 각각 0.857, 0.804의 높은 상관관계를 보였다. 한반도의 여름은 남동계절풍의 영향을 받아 고온다습한 기후를 보이고 장마로 인해 일조율은 떨어지고 운량이 많아 일사량이 영향을 받는데, 그러한 경향이 도 6b에서 확인된다.In contrast, in summer, solar radiation showed a low correlation with the average temperature, but with a high correlation of 0.857 and 0.804, respectively. Summer on the Korean Peninsula is influenced by southeastern summer winds and shows high temperature and humid climates, and due to the rainy season, the sunshine rate decreases and the cloudiness affects the amount of insolation. This trend is confirmed in FIG. 6B.

가을에는 다시 일사량은 평균 기온과 높은 상관관계(0.735)를 보인다. 국토 전체에 걸쳐 일조율이 높고 운량은 낮기 때문에 일사량에 미치는 영향이 적다.In autumn, insolation again correlates well with the mean temperature (0.735). Because of the high sunshine rate and low cloudiness throughout the country, it has little effect on the amount of insolation.

겨울에는 일사량은 일조율과 약간 높은 상관관계(0.570)를 보이고 기온에는 거의 영향을 받지 않는다.In winter, solar radiation has a slightly higher correlation with sunshine (0.570) and is almost unaffected by temperature.

이러한 방식으로 일사량과 주요한 지리적 정보와 주요한 기상학적 요인들 사이의 상관관계를 분석하고 그 타당성을 검증한 결과 아래 표 2와 같이 평균 일사량에 영향을 미치는 다양한 속성들이 정리되었다.In this way, the correlation between the insolation and the main geographic information and the major meteorological factors were analyzed and its validity. As a result, various attributes affecting the average insolation are summarized as shown in Table 2 below.

변수variable 속성property 설명Explanation 독립 변수Independent variable 지리적
요인
Geographical
factor
경도Hardness ( ) °동경() ° Tokyo
위도Latitude ( ) °북위() ° North 고도Altitude ( ) m() m 기상학적
요인
Meteorological
factor
월평균 일조율Monthly average sunshine rate ( ) %()%
월평균 운량Monthly average cloud volume 1~101 to 10 월평균 청명일 수Average monthly clarity days ( ) 일( ) Work 월평균 기온Monthly average temperature ( ) °C() ° C 월평균 상대습도Monthly average relative humidity ( ) %()% 월평균 풍속Monthly average wind speed ( ) m/s() m / s 종속 변수Dependent variable -- 일사량Insolation ( ) kWh/㎡/일() kWh / ㎡ / day

표 2를 참조하면, 일사량에 영향을 미치는 요인들에는 크게 지리적 요인, 기상학적 요인이 있을 수 있다. 지리적 요인은 경도, 위도, 고도 등이고, 기상학적 요인은 일조율, 운량, 청명일수, 기온, 상대습도, 풍속 등의 기상 정보 등이다.Referring to Table 2, there may be largely geographic and meteorological factors that affect solar radiation. Geographical factors include longitude, latitude, altitude, and meteorological factors such as sunshine, cloud cover, sunny days, temperature, relative humidity, and wind speed.

지형적 요인 예를 들어 섬, 분지, 산맥, 안개 지역 등의 요인은 일사량에 영향을 분명히 미치지만 일괄적으로 명목화, 수치화할 수 없는데, 그 영향이 결과적으로 기상학적 현상들로 나타나므로, 지형적 요인들은 기상학적 요인으로 대신할 수 있다.Topographic Factors Factors such as islands, basins, mountain ranges, and fog areas clearly affect solar radiation but cannot be nominally and quantified collectively, since the effects appear to be meteorological phenomena. These can be replaced by meteorological factors.

이러한 영향을 미치는 속성들을 독립 변수들로 하고 일사량을 종속 변수로 하여, 주어진 독립 변수 시험값들에 가장 유사하다고 판단되는 과거의 사례들을 추론할 수 있고, 그러한 과거 사례들의 일사량 데이터로부터 현재 테스트 사례의 일사량을 예측할 수 있다.Using these influencing attributes as independent variables and solar radiation as the dependent variable, we can infer historical cases that are considered most similar to given independent variable test values, and from the solar radiation data of those historical cases, The amount of insolation can be predicted.

아래에서, 15개 지역의 기상청 관측소에서 지난 10년간 수집된 기상학적 관측 자료를 표 2의 독립 변수들 및 종속 변수 항목 구분에 따라 각각의 월간 관측자료를 사례로 하여 데이터베이스화한 사례 데이터베이스를 기초로 사례기반추론을 수행하였다. 사례 데이터베이스는 15 개 지역 * 12 개월 * 10 년 = 1,800 개 사례로 구성될 수 있다.Below, based on a case database of meteorological observations collected over the past 10 years from meteorological stations in 15 regions, each month's observational data is taken according to the classification of independent and dependent variables in Table 2. Case-based reasoning was performed. The case database can consist of 15 regions * 12 months * 10 years = 1,800 cases.

한편, 일사량 데이터들은 계절적 특성을 가지는 것으로 분석되었고, 이러한 분석 결과에 근거하여, 일사량 데이터의 효율적인 군집화 방안을 생각해 볼 수 있다.On the other hand, the solar radiation data has been analyzed as having a seasonal characteristics, based on the analysis results, it can be considered an efficient clustering method of the solar radiation data.

이를 위해 도 7을 잠시 살펴보면, 도 7은 실측된 일사량의 월별 분포를 예시한 도면이다.To this end, a brief look at Figure 7, Figure 7 is a diagram illustrating a monthly distribution of the measured solar radiation.

도 7에서, 상자도표(boxplot)라는 도식화 기법을 활용하여 데이터의 분포를 시각적으로 판단한 것이다. 상자도표는 다섯 가지 통계지표 즉, 최소 관측치, 낮은 사분값(quartile), 중간값, 높은 사분값 및 최대 관측치를 가지고 데이터의 분포를 시각적으로 표시할 수 있다. 도 7에서 확연하게 나타나듯이, 일사량은 월별로 큰 차이를 보이며, 매년 월별로 반복되는 주기성을 보임을 알 수 있다.In FIG. 7, a distribution of data is visually determined by using a schematic diagram called a boxplot. Box plots can visually display the distribution of data with five statistical indicators: minimum observations, low quadrants, median, high quadrants, and maximum observations. As is apparent from FIG. 7, the amount of insolation shows a big difference from month to month, and it shows that periodicity is repeated every month.

이러한 월간 주기 특성에 대한 통계적 타당성은 시계열 분석을 통해 뒷받침될 수 있다. 실측치들에 대해 시계열 분석(time-series analysis)을 수행한 결과 5% 유의 수준(significant level)에서 시차 12(time lag 12)의 자기 상관 계수에 대한 t-통계치(t-statistics)의 절대값이 경고 수준(warning level) 1.25보다 크게 나타나서, 시간열에 계절성(seansonality)이 있음을 알 수 있다. 다시 말해, 15개 지역의 관측 데이터들이 각각 12개월 시차를 두고 계절성이 나타나며, 월간 주기 특성이 존재한다고 판단할 수 있다.Statistical validity of these monthly cycle characteristics can be supported by time series analysis. A time-series analysis of the measurements shows that the absolute value of the t-statistics for the autocorrelation coefficient of time lag 12 at the 5% significance level is The warning level is higher than 1.25, indicating that there is seasonality in the time series. In other words, the observed data of 15 regions show seasonality with a 12-month time difference, and it can be determined that there is a monthly cycle characteristic.

이러한 월간 주기 특성도 본 발명에서 아래와 같이 효과적으로 활용될 수 있다. 실시예에 따라, 이러한 주기성은 월간 주기 뿐 아니라 봄/여름/가을/겨울의 계절 주기나 그 밖의 하절기/동절기 주기로도 나타나므로, 일정한 기간의 절기로, 예를 들어 월간 주기, 계절 주기나 반기 주기로 이용될 수도 있다.Such monthly cycle characteristics can also be effectively used in the present invention as follows. According to an embodiment, such periodicity is not only a monthly cycle but also a spring / summer / autumn / winter season cycle or other summer / winter cycle, so that it is a period of a certain period, for example, a monthly cycle, a seasonal cycle or a semiannual cycle. May be used.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 방법을 구체적으로 예시한 순서도이다.2 is a flowchart specifically illustrating a method of predicting insolation according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 일사량 예측 방법은 먼저 단계(S21)에서, 테스트 사례 프로젝트의 사례들, 예를 들어 연간 일사량을, 예측의 목적이 되는 목표 속성을 포함하는 다양한 측면에서 정의할 수 있는 각종 속성들을 각각 특정하고, 이들 각종 속성들 사이의 상관관계를 분석한다.Referring to FIG. 2, the method of predicting insolation firstly, in step S21, examples of test case projects, for example, annual insolation, may be defined in various aspects including target attributes for the purpose of prediction. Each of them is identified and the correlation between these various attributes is analyzed.

예를 들어, 표 1, 표 2, 도 6a 내지 도 6d과 도7에 예시되는 바와 같이, 지리적 속성들과 기후적 속성들을 분석하고, 일사량과 상관이 높은 지리적 속성 및 기후적 속성들을 선정하며, 일사량의 절기별, 예를 들어 월별, 계절별, 반기별 등의 주기적 특성을 파악할 수 있다.For example, as illustrated in Table 1, Table 2, FIGS. 6A-6D and 7, analyze geographic attributes and climatic attributes, select geographic and climatic attributes highly correlated with insolation, Periodic characteristics of solar radiation by season, for example monthly, seasonal, semi-annual, etc. can be identified.

단계(S22)에서, 단계(S21)에서 특정한 지리적 및 절기별 기후적 속성들을 독립 변수로 하고 절기별 일사량을 종속 변수로 설정하며, 과거의 절기별 실측 사례들이 독립 변수들과 종속 변수들로써 표현되도록 사례 데이터베이스를 구축하고, 일사량을 예측하고 싶은 위치에 관하여 독립 변수들의 시험값들이 절기별로 주어지는 테스트 사례를 준비할 수 있다.In step S22, in step S21, specific geographic and seasonal climatic attributes are set as independent variables, and solar insolation for each season is set as dependent variables, and past seasonal actual cases are represented as independent variables and dependent variables. You can build a case database and prepare a test case in which test values of independent variables are given seasonally about where you want to predict the amount of insolation.

예를 들어, 표 2의 경도, 위도, 고도 등과, 월평균 일조율, 운량, 청명일수, 기온, 상대습도, 풍속 등이 각각 독립 변수들이 될 수 있고, 예측 대상인 월평균 일사량이 종속 변수가 될 수 있다. For example, the longitude, latitude, altitude, etc. of Table 2, monthly average sunshine rate, cloud cover, sunny days, temperature, relative humidity, wind speed, etc. may be independent variables, and the monthly average solar radiation amount to be predicted may be a dependent variable.

이 경우, 사례 데이터베이스의 실제 사례들은 적어도 월평균 일조율 데이터 등의 독립 변수값들을 포함하고 일사량 종속 변수값들을 포함할 수 있다.In this case, actual cases of the case database may include at least independent variable values, such as monthly average sunshine rate data, and may include solar radiation dependent variable values.

일사량을 예측하고자 하는 장소에 관한 테스트 사례에는 일사량을 제외하고 모든 독립 변수들에 대해 시험값들이, 예를 들어 실측값들 또는 추정값들이 월별로 제공되어야 한다. 이때, 경도, 위도, 고도는 예를 들어 국립지리원의 지리 자료에서 입수할 수 있고, 월평균 일조율, 운량, 청명일수, 기온, 상대습도, 풍속은 예를 들어 기상청의 관측 자료에서 제공될 수 있다.The test case for the location where the solar radiation is to be predicted should be provided monthly for the test values, eg measured values or estimates, for all independent variables except solar radiation. In this case, the longitude, latitude, and altitude can be obtained from geographic data of the National Geographic Institute, for example, and the monthly average sunshine rate, cloud cover, cheonmyeong days, temperature, relative humidity, and wind speed can be provided from, for example, observation data of the Korea Meteorological Agency.

이제 사례기반추론(CBR: Case-based Reasoning)) 기반의 예측 모델을 구동하여 일사량 종속 변수를 예측할 수 있다.We can now drive case-based reasoning (CBR) -based prediction models to predict solar radiation dependent variables.

이때, 앞서 살펴본 바와 같이, 사례 데이터베이스의 사례들은 절기별 주기성을 가지며, 이러한 특징을 이용하여 사례들을 절기별로 군집화하고 절기별로 유사 사례들을 검색하면 더욱 정확하게 절기별로 일사량 종속 변수를 예측할 수 있다.At this time, as described above, the cases in the case database have periodicity by season, and by using these features, clustering cases by season and searching for similar cases by season can more accurately predict solar radiation dependent variables by season.

따라서, 단계(S23)에서, 사례 데이터베이스의 사례들을 절기별로 군집화한다. 실시예에 따라, 이러한 군집화는 월별뿐 아니라 예를 들어 계절별로 또는 반기별로 수행될 수도 있다.Therefore, in step S23, the cases of the case database are clustered by season. Depending on the embodiment, such clustering may be performed not only monthly but for example seasonally or semi-annually.

단계(S24)에서, 주어진 테스트 사례의 절기별 독립 변수 시험값들에 관하여 사례 데이터베이스로부터 검색되는 결과를 기초로 일사량 종속 변수 예측값을 추정한다. 사례 데이터베이스를 검색하는 구체적인 프로세스는 추후에 도 3 및 도 4를 통해 상세하게 설명한다.In step S24, the solar radiation dependent variable prediction value is estimated based on the results retrieved from the case database with respect to the seasonal independent variable test values of the given test case. The specific process of searching the case database will be described in detail later with reference to FIGS. 3 and 4.

구체적으로, 테스트 사례에서 독립 변수들의 시험값(test values)이 주어지면, 먼저 사례기반추론 방법론을 통해 사례 데이터베이스의 절기별 군집을 검색하여 유사한 사례들을 절기별로 추출한다.Specifically, given the test values of the independent variables in the test case, first, the case-based reasoning methodology searches the clusters for each season in the case database and extracts similar cases by season.

실시예에 따라, 이러한 유사 사례의 추출은 월별뿐 아니라 예를 들어 계절별로 또는 반기별로 수행될 수도 있다.Depending on the embodiment, the extraction of such similar cases may be carried out not only monthly but for example seasonally or semi-annually.

이어서, 추출된 절기별 유사 사례들의 일사량 종속 변수값들로부터 테스트 사례의 일사량 종속 변수 예측값을 절기별로 추정한다. 일사량 종속 변수 예측값의 추정은 추출된 유사 사례들의 일사량 종속 변수 값들의 산술평균, 중앙값, 최빈값, 가중평균 등의 통계적 대표값으로써 계산될 수 있다.Subsequently, the solar radiation dependent variable predicted value of the test case is estimated for each season from the extracted solar radiation dependent variable values of the similar cases for each season. Estimation of the solar radiation dependent variable predicted value may be calculated as a statistical representative value of the arithmetic mean, median, mode, weighted average, etc. of the extracted solar radiation dependent variable values of similar cases.

실시예에 따라, 이러한 일사량 종속 변수 예측값의 추정은 월별뿐 아니라 예를 들어 계절별로 또는 반기별로 수행될 수도 있다.According to an embodiment, the estimation of the solar radiation dependent variable prediction value may be performed not only monthly but for example seasonally or semi-annually.

예를 들어, 테스트 사례는 동경 126.71도, 북위 37.39도, 해발 86m인 서울시 성북구 소재의 초등학교에서 PV 시스템을 도입하기 위해 일사량을 예측하려는 사례이다. 이 지역의 월별 기상 정보는, 예시적으로 10월을 예로 들면, 10월의 월평균 일조율은 62%, 월평균 운량(최소 1, 최대 10)은 3.8, 월평균 청명일 9일, 월평균 기온 14.2도, 월평균 상대습도 55%, 월평균 풍속 2.1 m/s으로 주어진다.For example, the test case is to predict the amount of insolation to introduce a PV system at an elementary school in Seongbuk-gu, Seoul, 126.71 degrees long, 37.39 degrees north latitude, and 86m above sea level. Monthly weather information for the region is, for example, October, with an average monthly sunlight rate of 62% in October, monthly average cloudiness (minimum 1, maximum 10) of 3.8, monthly average Qingming Day 9, monthly average temperature 14.2 degrees, monthly average The relative humidity is 55% and the monthly average wind speed is 2.1 m / s.

이러한 테스트 사례의 10월 시험값에 관하여 사례기반추론 방법론으로 사례 데이터베이스에서 검색된 10월의 유사 사례들은 다음 표 3과 같이 예시될 수 있다.Similar instances of October retrieved from the case database by the case-based reasoning methodology for the October test values of these test cases can be illustrated in Table 3 below.

변수variable 사례번호Case number 경도
(°E)
Hardness
(° C)
위도
(°N)
Latitude
(N)
고도
(m)
Altitude
(m)
월평균
일조율
(%)
Monthly average
Sunshine
(%)

평균
운량
(1~10)
month
Average
Cloud
(1 to 10)
월평균
청명일
(일)
Monthly average
Clarity
(Work)

평균
기온
(°C)
month
Average
Temperatures
(° C)

평균
상대
습도
(%)
month
Average
opponent
Humidity
(%)

평균
풍속
(m/s)
month
Average
Wind speed
(m / s)
일사량
(kWh/
m2/일)
Insolation
(kWh /
m 2 / day)
테스트 사례Test case -- 126.71126.71 37.3937.39 8686 62.062.0 3.83.8 99 14.214.2 5555 2.12.1 3.503.50 검색 사례1Case Study 1 8080 126.57126.57 37.3637.36 8686 55.855.8 3.93.9 1313 14.514.5 6161 2.22.2 3.423.42 검색 사례2Search case 2 7272 126.57126.57 37.3637.36 8686 42.142.1 3.73.7 1111 12.812.8 6060 2.02.0 3.503.50 검색 사례3Search case 3 7070 126.29126.29 36.4636.46 2626 57.057.0 3.93.9 1010 13.713.7 7373 2.42.4 3.573.57 검색 사례4Case Study 4 139139 127.44127.44 37.5437.54 7777 54.254.2 4.04.0 66 13.313.3 7474 0.90.9 3.503.50 검색 사례5Search case 5 22 128.53128.53 37.4537.45 2626 58.158.1 3.83.8 1010 14.014.0 5555 2.92.9 3.473.47 검색 사례6Search case6 2424 128.37128.37 35.5335.53 5858 60.860.8 3.73.7 1515 15.715.7 5959 2.02.0 3.563.56

6 건의 유사 사례들의 월평균 일사량 값들로부터 테스트 사례의 월평균 일사량은 산술평균, 중앙값, 최빈값, 가중평균 등과 같은 통계적 대표값을 통해 계산될 수 있다. 산술평균으로 계산할 경우에, 테스트 사례의 월평균 일사량 예측값은 3.50 kWh/㎡/일로 추정될 수 있다.From the monthly mean insolation values of six similar cases, the monthly mean insolation of test cases can be calculated from statistical representative values such as arithmetic mean, median, mode, weighted mean, etc. When calculated as an arithmetic mean, the monthly mean insolation estimates for the test cases can be estimated to be 3.50 kWh / m 2 / day.

이러한 일사량 예측치와 설비의 성능치로부터 단위면적당 최대 발전량이 예측될 수 있다. 만약 목표로 하는 발전량이 정해져 있다면 태양광 발전 부지의 면적을 산출할 수 있다. 만약 부지 면적이 정해져 있다면 역으로 발전 설비 전체의 최대 발전량을 예측할 수 있다. The maximum generation amount per unit area can be predicted from the solar radiation prediction value and the facility performance value. If the target power generation is fixed, the area of the PV power plant can be calculated. If the site area is fixed, the maximum generation of the entire power plant can be predicted.

선택적인 단계(S25)에서, 앞서 예측된 일사량 예측치를 기초로 발전 설비의 투자 여부를 결정할 수 있고, 투자하기로 결정할 경우 건설할 설비의 규모와 경제성을 예측할 수 있다.In an optional step (S25), it is possible to determine whether or not to invest in the power generation equipment based on the above-expected insolation forecast, it is possible to predict the size and economic feasibility of the equipment to be constructed.

이하에서는 사례기반추론 방법론에 대해 잠시 설명한다. 본 발명에서 적용된 사례기반추론 방법론은, 사례를 통한 근거 제시라는 장점을 유지하면서 사례기반추론의 일반적인 단점인 낮은 정확도와 큰 편차를 개선하기 위해, 일반적으로 높은 정확도와 낮은 편차를 보이는 다른 정량적 예측 기법들인 MRA(Multiple Regression Analysis), ANN(Artificial Neural Network)와, 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)을 사례기반추론 기법에 접목시킨 하이브리드 사례기반추론 방법론(Hybrid CBR)이다.The following is a brief description of the case-based reasoning methodology. The case-based reasoning methodology applied in the present invention is another quantitative prediction technique that generally shows high accuracy and low deviation in order to improve low accuracy and large deviation, which are general disadvantages of case-based reasoning, while maintaining the advantage of presenting evidence through cases. It is a hybrid case-based reasoning methodology (Hybrid CBR) that combines multiple regression analysis (MRA), artificial neural network (ANN), and genetic algorithm (Genetic Algorithm).

일반적으로 사례기반추론(CBR)은 프로젝트 특성들을 기반으로 하여 프로젝트 상호간 비교분석을 통해 유사도가 높은 프로젝트 사례를 선별하는 방법론이다. CBR 방법론의 핵심은 속성 유사도(attribute similarity, AS), 속성 가중치(attribute weight, AW), 사례 유사도(case similarity, CS)이며, 아래 수학식 1과 같은 관계가 있다. 어떤 실제 사례와 테스트 사례 사이의 사례 유사도(CS)는 속성 유사도들(AS)과 속성 가중치들(AW)의 곱들의 합으로서 수치화될 수 있다.In general, case-based reasoning (CBR) is a methodology for selecting project cases with high similarity through comparative analysis between projects based on project characteristics. The core of the CBR methodology is attribute similarity (AS), attribute weight (AW), and case similarity (CS). The case similarity CS between any real case and the test case may be quantified as the sum of the products of the attribute similarities AS and the attribute weights AW.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, AS는 속성 유사도, AW는 속성 가중치, CS는 사례 유사도이며, n은 속성의 개수, m은 사례의 개수이다.Where AS is attribute similarity, AW is attribute weight, CS is case similarity, n is the number of attributes, and m is the number of cases.

속성 유사도(AS)는 각각의 프로젝트 특성들, 즉 독립 변수 각각(몇몇 경우에는 종속 변수도 포함할 수 있음)에 대하여, 실제 사례와 테스트 사례 사이의 동일한 종류의 독립 변수들끼리의 차이를 바탕으로 산출된다. 만약 독립 변수의 데이터가 명칭(nominal)이라면, 속성 유사도는 서로 동일할 때에는 1이고 그렇지 않으면 0이다. 만약 독립 변수의 데이터가 숫자(numerical)라면, 속성 유사도(AS)는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Attribute similarity (AS) is based on the difference between the same kind of independent variables between the actual case and the test case for each project characteristic, that is, each of the independent variables (which in some cases may also include dependent variables). Is calculated. If the data of the independent variable is a nominal, the attribute similarity is 1 if they are identical to each other and 0 otherwise. If the data of the independent variable is numeric, the attribute similarity AS may be expressed as in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

fAS는 속성 유사도 계산식을 의미하고, AVTest_Case는 테스트 사례의 특정 속성 값이며, AVRetrieved_Case는 검색된 사례의 특정 속성 값이다. fAS는 속성이 유사할수록 100%에 가까운 값을 가진다. MCAS는 속성 유사도의 수치화를 위한 최소 기준(minimum criterion for scoring the attribute similarity)으로, 속성 유사도가 MCAS보다 높아야만 그 속성 유사도 값이 유효하게 유지되고, 그렇지 않으면 그 값은 버려진다. MCAS는 예를 들어 10%로 설정될 수 있으며, 아래에서 설명되는 바와 같이 최적화될 수 있다.f AS means attribute similarity calculation formula, AV Test_Case is a specific attribute value of a test case, and AV Retrieved_Case is a specific attribute value of a retrieved case. f AS is closer to 100% as the attributes are similar. MCAS is the minimum criterion for scoring the attribute similarity, and the attribute similarity value remains valid only if the attribute similarity is higher than MCAS, otherwise the value is discarded. MCAS may be set to 10%, for example, and may be optimized as described below.

사례 유사도(CS)는 테스트 사례와 검색 사례 사이에서 모든 독립 변수들의 속성 유사도 및 속성 가중치를 활용하여, 테스트 사례가 각 검색 사례와 얼마나 유사한지를 다음 수학식 3과 같이 수치화할 수 있다.The case similarity (CS) may quantify how similar the test case is to each search case by using attribute similarity and attribute weight of all independent variables between the test case and the search case, as shown in Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

fCS는 사례 유사도(CS)를 계산하기 위한 함수이고, fAW는 속성 가중치(AW)를 계산하기 위한 함수 또는 그 결과이며, fAS는 속성 유사도(AS)를 계산하는 함수 또는 그 결과이고, n은 속성의 개수이다. 속성 유사도(AS)는 수학식 2와 같이 연산되고, 속성 가중치(AW)는 경험적으로 결정되거나 또는 그 밖의 최적화 방법을 통해 수리적으로 최적화될 수 있다. 사례 유사도(CS)는 속성 유사도를 속성 가중치와 승산한 것들을 합산한 가중 속성 유사도를 속성 가중치들의 합으로 나눈 값으로 예시될 수 있다.f CS is a function for calculating case similarity (CS), f AW is a function or result for calculating attribute weight (AW), f AS is a function or result for calculating attribute similarity (AS), n is the number of attributes. The attribute similarity AS is calculated as in Equation 2, and the attribute weight AW may be empirically determined or mathematically optimized through other optimization methods. Case similarity CS may be illustrated as a value obtained by dividing a weighted attribute similarity obtained by multiplying the attribute similarity by the attribute weight divided by the sum of the attribute weights.

이러한 일반적인 사례기반추론 방법론은 사례 유사도가 높은 유사 사례들을 제공하며, 유사 사례들의 통계적 처리를 통해 예측 결과를 산출할 수 있다. 따라서, CBR 방법론은 예측 결과 뿐아니라, 이를 뒷받침할 유사 사례를 제시하기 때문에, 어떻게 그러한 예측 결과를 얻었는지 설명할 수 있다. 또한 사례들이 축적되면 예측 정확도가 향상될 수 있다. This general case-based reasoning methodology provides similar cases with high case similarity, and can produce prediction results through statistical processing of similar cases. Thus, the CBR methodology not only predicts the results but also suggests similar cases to support them, thus explaining how such predictions were obtained. Accumulation of cases can also improve prediction accuracy.

하지만 일반적인 CBR 방법론은 대체로 다른 정량적 예측 방법론들, 예를 들어 MRA(다중 회귀 분석), ANN(인공신경망)와 같은 방법론들에 비해 상대적으로 예측 정확도가 떨어지는 경향이 있다.However, the general CBR methodology tends to be relatively less accurate than other quantitative prediction methodologies, such as methodologies such as MRA (Multiple Regression Analysis) and ANN (Artificial Neural Network).

반면에, MRA, ANN 등의 정량적 예측 방법론들은 예측 정확도는 높더라도 근거로 삼은 유사 사례를 제시할 수 없다.On the other hand, quantitative prediction methodologies such as MRA and ANN cannot provide similar cases based on high prediction accuracy.

이러한 문제들을 극복하기 위해, 발명자는 다음과 같이 MRA, ANN, GA(유전자 알고리즘)을 복합적으로 적용한 하이브리드 CBR 방법론을 고안하였다. 본 발명에서 고안된 하이브리드 CBR 방법론에 따르면, MRA와 ANN의 높은 예측 정확도와 CBR의 유사 사례 근거 제시라는 각 방법론들의 장점들을 모두 제공할 수 있다.In order to overcome these problems, the inventors devised a hybrid CBR methodology in which MRA, ANN, and GA (Gene Algorithm) are combined. According to the hybrid CBR methodology devised in the present invention, it is possible to provide all the advantages of each methodology such as high prediction accuracy of MRA and ANN and similar case evidence presentation of CBR.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속도로 휴게소의 최적 규모 산출을 예로 든 테스트 사례 프로젝트의 최적 투입 자원 산출 방법에서 응용되는 하이브리드 사례기반추론 방법론의 구체적인 단계들을 예시한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating specific steps of a hybrid case-based reasoning methodology applied in a method of calculating an optimal input resource of a test case project taking an example of calculating an optimal scale of a highway rest area according to an embodiment of the present invention.

도 3을 잠시 참조하면, 단계(S31)에서, 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들, 예를 들어 MRA와 ANN 등을 사례 데이터베이스 내의 m 개의 사례들에 대해 적용하여, 종속 변수의 예측값들(PV)을 산출한다.Referring to FIG. 3, in step S31, at least two or more quantitative prediction methodologies, for example, MRA and ANN, are applied to m cases in a case database, so that the predicted values PV of the dependent variable are applied. Calculate.

단계(S32)에서, m 개 사례들에서 종속 변수의 실제값들(AV)과 앞서 산출된 예측값들(PV) 사이의 각각의 차이로부터 종속 변수 예측의 오차율, 예를 들어 평균 절대 오차 백분율(MAPE: mean absolute percentage error)을 다음 수학식 4와 같이 산출할 수 있다.In step S32, the error rate of the dependent variable prediction, e.g., the mean absolute error percentage MAPE, from each difference between the actual values AV of the dependent variable and the previously calculated predictions PV in m cases : mean absolute percentage error) can be calculated as in Equation 4.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 fMAPE는 MAPE를 구하는 함수이고, AV는 종속 변수의 실제값, PV는 종속 변수의 예측값, m은 사례의 갯수이다.Where f MAPE is a function to calculate MAPE, AV is the actual value of the dependent variable, PV is the predicted value of the dependent variable, and m is the number of cases.

이렇게 구한 오차율은 많은 수의 실제 사례들을 기반으로 하기 때문에, 새로운 테스트 사례에도 동일한 방법론이라면 같거나 비슷한 수준의 오차율이 발생할 것이라고 보는 것이 합리적이다. 또한, MRA나 ANN 방법론의 오차율은 CBR 방법론의 오차율보다 통상적으로 작기 때문에, 만약 CBR 방법론으로 유사하다고 검색된 사례의 실제값이 MRA나 ANN 방법론의 오차를 고려한 예측값의 범위, 소위 예측 범위를 벗어난다면 그 CBR 사례를 유사 사례 후보군에서 제거하는 것이 바람직하며, 본 명세서에서는 이러한 예측 범위들에 기초한 필터링 범위의 설정과 이를 이용한 부적합한 CBR 사례의 제거를 필터링이라고 부른다. 구체적인 필터링 동작은 아래 단계들에서 설명된다.Since the error rates obtained are based on a large number of real cases, it is reasonable to assume that the same methodology will produce the same or similar error rates for new test cases. Also, since the error rate of the MRA or ANN methodology is usually smaller than the error rate of the CBR methodology, if the actual value of the case found to be similar to the CBR methodology is outside the range of the predicted value considering the error of the MRA or ANN methodology, the so-called prediction range, It is desirable to remove CBR cases from similar case candidates, and in this specification, the setting of filtering ranges based on these prediction ranges and the removal of inappropriate CBR cases using the same are called filtering. The specific filtering operation is described in the steps below.

단계(S33)에서, 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들, 예를 들어 MRA와 ANN 등에 기초하여, 테스트 사례에 대해 각각의 종속 변수 예측값들을 연산한다.In step S33, the respective dependent variable predictions are calculated for the test case based on at least two or more quantitative prediction methodologies, for example MRA and ANN.

단계(S34)에서, 앞서 단계(S32)에서 연산한 오차율(MAPE)과 단계(S33)에서 연산된 종속 변수의 예측값(PV)을 기초로, 각 예측 방법론에서 실제값이 존재할 수 있는 예측 범위(PR)들을 각각 산출한다.In step S34, based on the error rate MAPE calculated in step S32 and the prediction value PV of the dependent variable calculated in step S33, the prediction range in which the actual value may exist in each prediction methodology ( PR) are respectively calculated.

구체적으로 예를 들면, 다음 수학식 5와 같이 MRA 방법론에서의 예측 범위(PRMRA)와 ANN 방법론에서의 예측 범위(PRANN)을 정의할 수 있다.Specifically for example, it is possible to define the predicted range (PR ANN) in the prediction range (PR MRA) and ANN methodology in MRA methods as in the following equation (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 5에서는 각 예측 범위(PR)를 각 예측값(PV)을 중심으로 평균 절대 오차 백분율(MAPE)만큼 상한과 하한을 가지도록 정의되었지만, 실시예에 따라서 다른 파라미터에 의해 상한과 하한이 정의될 수도 있다.In Equation 5, each prediction range PR is defined to have an upper limit and a lower limit by an average absolute error percentage MAPE around each prediction value PV, but an upper limit and a lower limit may be defined by other parameters according to embodiments. It may be.

단계(S35)에서, 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들, 예를 들어 MRA와 ANN 등의 예측 범위를 기초로 필터링 범위(filtering range)를 결정한다. 여기서 필터링 범위는 추후 단계(S37)에서 수행될 검색 사례들에 대한 필터링에 적용된다.In step S35, a filtering range is determined based on at least two or more quantitative prediction methodologies, for example, a prediction range such as MRA and ANN. Here, the filtering range is applied to the filtering of the search cases to be performed later in step S37.

구체적으로 예를 들면, MRA의 예측 범위(PRMRA)와 ANN의 예측 범위(PRANN)은 약간 다를 것인데, 두 방법론들의 예측 범위들이 서로 겹치는 범위, 즉 교차 범위(cross-range)를 다음 수학식 6과 7과 같이 필터링 범위로서 결정할 수 있다.Specifically, for example, the prediction range of the MRA (PR MRA ) and the prediction range of the ANN (PR ANN ) may be slightly different, and the range where the prediction ranges of the two methodologies overlap each other, that is, the cross-range, is represented by the following equation. It can be determined as the filtering range as shown in 6 and 7.

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 6의 필터링 범위(CRMA: cross-range between predicted values of MRA and ANN models)는 MRA의 예측 범위(PRMRA)와 ANN의 예측 범위(PRANN)의 하한값들 중의 최대와 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위(Cross Range)로서 예시적으로 특정될 수 있다.The filtering range (CRMA: cross-range between predicted values of MRA and ANN models) of Equation 6 is between the maximum of the lower limits of the MRA's predicted range (PR MRA ) and the ANN's predicted range (PR ANN ) and the minimum of the upper limits. By way of example, it may be specified as a cross range of.

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 7의 확대된 필터링 범위(CRMA*)는 수학식 6의 필터링 범위(CRMA)에 대해 허용 한계율(TRCRMA: tolerance range of CRMA)만큼 확대한 확대 교차 범위로서 예시적으로 특정될 수 있다.The extended filtering range CRMA * of Equation 7 may be exemplarily specified as an extended crossing range enlarged by a tolerance range of CRMA (TRCRMA) for the filtering range CRMA of Equation 6.

이렇게 특정된 필터링 범위는 당해 테스트 사례에 대해 CBR 방법론을 통해 검색된 사례들에 적용될 수 있다.This specified filtering range can be applied to cases retrieved through the CBR methodology for the test case.

실시예에 따라서는, 단계(S33)에서, 한 가지 정략적 예측 방법론의 예측 범위 자체를 필터링 범위로서 이용하여 검색 사례들에 적용할 수도 있다.Depending on the embodiment, in step S33, the prediction range itself of one CA estimation methodology may be used as a filtering range and applied to search cases.

선택적일 수 있는 단계(S36)에서, 적어도 사례기반추론을 위한 복수의 파라미터들을 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화한다.In step S36, which may be optional, at least a plurality of parameters for case-based reasoning are optimized using genetic algorithm.

잠시 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 고속도로 휴게소의 최적 규모 산출을 예로 든 테스트 사례 프로젝트의 최적 투입 자원 산출 방법에서, 유전자 알고리즘(GA)의 염색체를 예시한 개념도이다.Referring to FIG. 4 for a while, FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a chromosome of a genetic algorithm (GA) in a method for calculating an optimal input resource of a test case project using an example of calculating an optimal scale of a highway rest area according to an embodiment of the present invention. .

실시예에 따라서는, 유전자 알고리즘의 염색체는 사례기반추론을 위한 파라미터들, 예를 들어 MCAS(minimum criterion for scoring attribute similarity), RAW(Range of nth Attribute Weight), RCS(range of case selection)과, 필터링 범위의 결정을 위한 파라미터들, 예를 들어 TRCRMA(Tolerance range of cross range between predicted values of MRA and ANN models)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the chromosomes of the genetic algorithm may include parameters for case-based reasoning, such as minimum criterion for scoring attribute similarity (MCAS), range of nth attribute weight (RAW), range of case selection (RCS), Parameters for determining the filtering range may include, for example, a tolerance range of cross range between predicted values of MRA and ANN models (TRCRMA).

예를 들어, MCAS가 너무 높으면 특정 속성에서만 유사도가 낮지만 다른 속성들에서는 유사도가 높은 사례가 탈락할 수 있다. 예를 들어 RAW가 너무 높으면 특정 속성의 영향이 과대 평가될 수 있으며, RCS가 너무 작으면 검색되는 사례가 적어 종속 변수의 예측값 산출이나 과거 사례 제시가 곤란할 수도 있다. TRCRMA가 너무 크면 예측 정확도가 떨어질 수 있다.For example, if MCAS is too high, cases of low similarity only in certain attributes but high similarity in other attributes may be dropped. For example, if the RAW is too high, the impact of certain attributes may be overestimated. If the RCS is too small, fewer cases may be retrieved, making it difficult to calculate the predicted value of the dependent variable or present past cases. Too large TRCRMA can lead to poor prediction accuracy.

따라서, 유전자 알고리즘은 이러한 파라미터들을 유전자로 하는 염색체 개체들이 가장 높은 예측 정확도를 보이도록 선택(selection), 교배(breeding), 돌연변이(mutation) 및 대체(exchange)하면서 여러 세대에 걸쳐 개체수의 변화를 추적하고, 개체수가 가장 많은 편에 속하는 염색체들로서, 최적화된 파라미터들을 제시할 수 있다.Thus, genetic algorithms track changes in population over several generations by selecting, breeding, mutating and replacing chromosomal individuals with these parameters as genes with the highest predictive accuracy. And, as the chromosomes belonging to the largest population, optimized parameters can be presented.

다시 도 3을 참조하면, 단계(S37)에서, 사례기반추론을 통해 검색 사례들을 추출하고, 단계(S38)에서, 추출된 검색 사례들 중에서 종속 변수값들이 필터링 범위 내에 있는 검색 사례들만을 필터링하여 유사 사례로서 출력할 수 있다.Referring back to FIG. 3, in step S37, search cases are extracted through case-based reasoning, and in step S38, only search cases in which dependent variable values are among the extracted search cases are within a filtering range are filtered. You can output it as a similar case.

실시예에 따라서, 단계(S37)의 사례기반추론은, 단계(S36)의 파라미터 최적화를 거치지 않고, 예를 들어 경험적인 파라미터들을 적용하여 수행될 수도 있다.According to an embodiment, the case-based reasoning of step S37 may be performed, for example, by applying empirical parameters, without going through the parameter optimization of step S36.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일사량 예측 장치를 예시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting insolation according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 일사량 예측 장치(50)는 도 1 내지 도 4와 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 본 발명의 일사량 예측 방법을 구현하는 장치로서, 사례 데이터베이스(51), 군집 분할부(52), 일사량 하이브리드 예측부(53)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the solar radiation estimation apparatus 50 is an apparatus for implementing the solar radiation estimation method of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4, 6, and 7, and includes a case database 51 and a cluster division unit ( 52, the solar radiation hybrid prediction unit 53 may be included.

사례 데이터베이스(51)는 수년간 실측된 절기별 기상관측 데이터들로부터 독립 변수들 및 종속 변수의 값들로 표현된 실측 사례들을 저장한다. 이때, 실측 사례들은 어 저장될 수 있다.The case database 51 stores measurement cases expressed as values of independent variables and dependent variables from seasonal weather observation data that have been observed for years. In this case, the measured cases may be stored.

군집 분할부(52)는 사례 데이터베이스(51) 내의 사례들을 절기별로 절기별, 예를 들어 월별, 계절별, 반기별로, 군집들로 분할한다. 군집 분할부(52)가 각각 분할한 군집들은 일사량 하이브리드 예측부(53)에 제공된다.The cluster divider 52 divides the cases in the case database 51 into seasons by season, for example, monthly, seasonal, semi-annual, and clusters. Clusters each divided by the cluster divider 52 are provided to the solar radiation hybrid predictor 53.

일사량 하이브리드 예측부(53)는 사례 데이터베이스(51)의 사례들 중에서, 주어진 지리 및 절기별 기상 관측 데이터의 독립 변수 시험값들을 가지는 테스트 사례와 유사한 사례들을 검색하고, 검색된 유사 사례들의 절기별 일사량 종속 변수 값들을 기초로 테스트 사례를 위한 절기별 일사량 종속 변수 예측값을 추정한다.The solar radiation hybrid prediction unit 53 searches for cases similar to the test cases having independent variable test values of the given geographic and seasonal weather observation data among the cases of the case database 51, and depends on the solar radiation by season of the similar cases found. Estimates the seasonal insolation dependent variable predictions for the test cases based on the variable values.

구체적으로, 일사량 하이브리드 예측부(53)는 각각 내부에 복수의 서로 다른 정량적 예측 방법론들을 각각 수행하는 정량적 예측 분석부들(531)과, 사례기반추론 모델(532), 각 정량적 예측 방법론들의 오차율과 예측 범위로부터 결정되는 필터링 범위를 가지고 사례기반추론 모델(532)의 검색 결과를 필터링하는 필터링부(533), 사례기반추론 모델(532) 및/또는 필터링부(533)의 파라미터들을 최적화하는 파라미터 최적화부(534)를 각각 포함할 수 있다.In detail, the solar radiation hybrid prediction unit 53 includes quantitative prediction analysis units 531 which each perform a plurality of different quantitative prediction methodologies, a case-based reasoning model 532, and error rates and predictions of the respective quantitative prediction methodologies. A parameter optimizer 533 which filters the search results of the case-based reasoning model 532 and the parameters of the case-based reasoning model 532 and / or the filter unit 533 with a filtering range determined from the range. 534 may each include.

정량적 예측 분석부(531)는 예를 들어 MRA 및 ANN 방법론들을 통해 정량적 예측을 수행한다. The quantitative prediction analyzer 531 performs quantitative prediction through, for example, MRA and ANN methodologies.

필터링부(533)는 예를 들어 MRA 및 ANN 방법론들의 오차율과 예측 범위를 가지고, 선택적으로는 허용 한계 파라미터를 더 가지고, 소정의 필터링 범위를 결정하고, 필터링 범위로써 사례기반추론 모델(532)의 검색 결과를 필터링한다. The filtering unit 533 may, for example, have an error rate and a prediction range of MRA and ANN methodologies, optionally further have a tolerance parameter, determine a predetermined filtering range, and use the filtering range of the case-based reasoning model 532 as a filtering range. Filter the search results.

이때, 필터링부(533)는 정량적 예측 분석부(531)에서 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위를 필터링 범위로 결정하거나 또는 그러한 교차 범위를 허용 한계율만큼 확대한 확대 교차 범위를 필터링 범위로 결정할 수 있다.In this case, the filtering unit 533 intersects the maximum of the lower limit values of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies in the quantitative prediction analysis unit 531 and the minimum of the upper limit values of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies. The range may be determined as the filtering range, or the enlarged cross range in which such an intersecting range is enlarged by an allowable threshold may be determined as the filtering range.

파라미터 최적화부(534)는 사례기반추론 모델의 각종 파라미터들 내지는 필터링부의 허용 한계 파라미터와 같은 다양한 파라미터들을 예를 들어 유전자 알고리즘을 통해 최적화할 수 있다.The parameter optimizer 534 may optimize various parameters, such as various parameters of the case-based reasoning model or tolerance parameters of the filter unit, for example, through a genetic algorithm.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all of the equivalent or equivalent variations will fall within the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, an optical disk, a magnetic tape, a floppy disk, a hard disk, a nonvolatile memory, and the like, and a carrier wave (for example, transmission via the Internet). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

50 일사량 예측 장치 51 사례 데이터베이스
52 군집 분할부 53 일사량 하이브리드 예측부
531 정량적 예측 분석부들 532 사례기반추론 모델
533 필터링부 534 파라미터 최적화부
50 Insolation Prediction Devices 51 Case Database
52 Cluster Division 53 Insolation Hybrid Prediction
531 Quantitative Predictive Analytics 532 Case-based Reasoning Model
533 Filtering section 534 Parameter optimization section

Claims (13)

각각의 사례가 지리적 속성과 절기별로 관측된 기상학적 속성들을 포함하는 복수의 독립 변수들과 절기별로 관측된 일사량을 포함하는 종속 변수로써 표현되는 사례 데이터베이스와, 독립 변수 시험값들이 주어지는 테스트 사례를 제공하는 단계;
상기 사례 데이터베이스 내의 사례들의 절기별 기상학적 속성들 및 절기별 일사량을 절기별 군집으로 분할하는 단계; 및
상기 주어진 독립 변수 시험값들에 관하여 상기 사례 데이터베이스의 절기별 군집으로부터 검색되는 절기별 검색 결과를 기초로 절기별 일사량 예측값을 추정하는 단계를 포함하는 절기별 일사량 예측 방법.
Provides test cases with independent variable test values, each with a case database represented as a plurality of independent variables containing geographic and seasonal observed meteorological properties, and a dependent variable containing seasonally observed solar radiation. Doing;
Dividing the seasonal meteorological attributes and the seasonal insolation of the cases in the case database into seasonal clusters; And
And estimating a solar radiation forecasting season based on a seasonal search result retrieved from a seasonal cluster of the case database with respect to the given independent variable test values.
청구항 1에 있어서, 상기 사례 데이터베이스의 검색은,
적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들에 기초한 각각의 종속 변수 예측값들 및 오차율들을 기초로 필터링 범위를 결정하는 단계;
적어도 사례기반추론(Case Based Reasoning)을 위한 파라미터들을 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하여 최적화하는 단계; 및
최적화된 파라미터들에 기초한 사례기반추론으로부터 얻은 검색 사례들 중에서 종속 변수값들이 상기 필터링 범위 내에 있는 검색 사례들을 유사 사례로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the search of the case database,
Determining a filtering range based on respective dependent variable predictions and error rates based on at least two or more quantitative prediction methodologies;
Optimizing at least parameters for Case Based Reasoning using a Genetic Algorithm; And
And outputting, as similar cases, search cases whose dependent variable values are among the search cases obtained from the case-based reasoning based on the optimized parameters as similar cases.
청구항 2에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들은 MRA(다중 회귀 분석), ANN(인공신경망)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.The method of claim 2, wherein the at least two quantitative prediction methodologies include MRA (multiple regression analysis) and ANN (artificial neural network). 청구항 2에 있어서, 상기 필터링 범위는
상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와, 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위(cross-range)인 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.
The method of claim 2, wherein the filtering range is
Characterized in that it is a cross-range between a maximum of lower limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of upper limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies. Insolation forecasting method.
청구항 2에 있어서, 상기 필터링 범위는
상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위를 허용 한계율(tolerance range)만큼 확대한 확대 교차 범위인 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.
The method of claim 2, wherein the filtering range is
An enlarged crossover that extends an intersection range between a maximum of lower limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of upper limits of prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies by a tolerance range. Seasonal solar radiation prediction method characterized in that the range.
청구항 5에 있어서, 상기 적어도 사례기반추론을 위한 파라미터들은,
사례기반추론을 위한 파라미터들로서 MCAS(minimum criterion for scoring attribute similarity), RAW(Range of nth Attribute Weight), RCS(range of case selection)과, 필터링 범위의 결정을 위한 파라미터들로서 TRCRMA(Tolerance range of cross range between the predicted values of MRA and ANN models)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.
The method of claim 5, wherein the at least parameters for case-based reasoning are:
Minimum criterion for scoring attribute similarity (MCAS), range of nth attribute weight (RAC), range of case selection (RCS) as parameters for case-based reasoning, and tolerance range of cross range as parameters for determination of filtering range. Seasonal solar radiation forecasting method comprising between the predicted values of MRA and ANN models.
청구항 1에 있어서, 상기 절기는 각각 월, 계절, 반기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 방법.The method according to claim 1, wherein the seasons are each one of the month, season, semi-annual, solar radiation forecasting method characterized in that one. 각각의 사례가 지리적 속성과 절기별로 관측된 기상학적 속성들을 포함하는 복수의 독립 변수들과 절기별로 관측된 일사량을 포함하는 종속 변수로써 표현되는 사례 데이터베이스;
상기 사례 데이터베이스 내의 사례들의 절기별 기상학적 속성들 및 절기별 일사량을 절기별 군집으로 분할하는 군집 분할부; 및
독립 변수 시험값들이 주어지는 테스트 사례가 제공되면, 상기 주어진 독립 변수 시험값들에 관하여 상기 사례 데이터베이스로부터 검색되는 결과를 기초로 절기별 일사량 종속 변수 예측값을 추정하는 일사량 예측부를 포함하는 절기별 일사량 예측 장치.
A case database in which each case is represented as a plurality of independent variables including geographic attributes and meteorological attributes observed per season and dependent variables including solar radiation observed per season;
A cluster division unit for dividing the seasonal meteorological attributes and the solar radiation in each season into the clusters by season; And
If the test case is provided with the independent variable test values, the solar radiation prediction unit including a solar radiation prediction unit for estimating the solar radiation dependent variable prediction value for each season based on the results retrieved from the case database with respect to the given independent variable test values .
청구항 8에 있어서, 상기 일사량 예측부는
적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들에 기초하여 상기 사례 데이터베이스의 사례들에 관하여 종속 변수 예측값들, 오차율들 및 예측 범위들을 연산하는 정량적 예측 분석부;
상기 사례 데이터베이스의 사례들 중에서 사례기반추론을 이용하여 테스트 사례와 유사한 사례들을 검색하는 사례기반추론 모델;
상기 사례기반추론 모델을 위한 파라미터들을 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화하는 파라미터 최적화부; 및
상기 종속 변수 예측값들, 오차율들 및 예측 범위들을 기초로 결정되는 필터링 범위를 가지고 상기 사례기반추론 모델에서 검색된 사례들을 필터링하여 유사 사례를 출력하는 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 장치.
The method according to claim 8, wherein the solar radiation prediction unit
A quantitative prediction analysis unit that calculates dependent variable prediction values, error rates, and prediction ranges with respect to the cases of the case database based on at least two or more quantitative prediction methodologies;
A case-based reasoning model for searching for cases similar to test cases using case-based reasoning among the cases of the case database;
A parameter optimizer which optimizes parameters for the case-based reasoning model using a genetic algorithm; And
And a filtering unit configured to output similar cases by filtering the cases found in the case-based reasoning model with a filtering range determined based on the dependent variable prediction values, error rates, and prediction ranges.
청구항 9에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 정량적 예측 방법론들은 MRA(다중 회귀 분석), ANN(인공신경망)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 장치.The apparatus of claim 9, wherein the at least two quantitative prediction methodologies include MRA (multiple regression analysis) and ANN (artificial neural network). 청구항 9에 있어서, 상기 필터링부는
상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와, 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위(cross-range)를 상기 필터링 범위로 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 장치.
The method of claim 9, wherein the filtering unit
Determine a cross-range between the maximum of the lower bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and the minimum of the upper bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies as the filtering range. Seasonal solar radiation prediction apparatus characterized in that the operation.
청구항 9에 있어서, 상기 필터링부는
상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 하한값들 중의 최대와 상기 적어도 둘 이상의 예측 방법론들로부터 얻은 예측 범위들의 상한값들 중의 최소 사이의 교차 범위를 허용 한계율만큼 확대한 확대 교차 범위를 상기 필터링 범위로 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 장치.
The method of claim 9, wherein the filtering unit
Filtering the enlarged crossover range by enlarging the crossover range between a maximum of the lower bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies and a minimum of the upper bounds of the prediction ranges obtained from the at least two prediction methodologies by an acceptable threshold rate. Seasonal solar radiation prediction apparatus characterized in that the operation to determine the range.
청구항 8에 있어서, 상기 절기는 각각 월, 계절, 반기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절기별 일사량 예측 장치.The apparatus of claim 8, wherein the seasons are any one of a month, a season, and a half year.
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