KR20140075617A - Method for estimating smart energy consumption - Google Patents

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KR20140075617A
KR20140075617A KR1020130152278A KR20130152278A KR20140075617A KR 20140075617 A KR20140075617 A KR 20140075617A KR 1020130152278 A KR1020130152278 A KR 1020130152278A KR 20130152278 A KR20130152278 A KR 20130152278A KR 20140075617 A KR20140075617 A KR 20140075617A
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KR1020130152278A
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정현철
손진수
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주식회사 케이티
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Abstract

An intelligent energy consumption estimation method includes (a) a step in which a first least square support vector machine part included in a building energy consumption estimation apparatus generates the estimated amount of current power consumption of a building facility by using a least square support vector machine regression algorithm (LS-SVR) as to the past amount of power consumption of the building facility; and (b) a step in which a second least square support vector machine part of the building energy consumption estimation apparatus generates the estimated amount of power consumption of a specific date in the future after the amount of the current power consumption of the building facility by using LS-SVR as to the generated estimated amount of current power consumption and the generated amount of current power consumption of the building facility.

Description

지능형 에너지 소비 예측 방법 {Method for estimating smart energy consumption}[0001] The present invention relates to a method for estimating smart energy consumption,

본 발명은 건물 에너지 관리 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지능형 에너지 소비 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to building energy management technology, and more particularly, to intelligent energy consumption prediction method.

최근 이슈화 되고 있는 스마트 그리드(Smart Grid) 환경 하에서의 실시간 요금(RTP)요금 제도, 시간대별 미리 정해진 요금을 부과하는 제도(TOU), 또는 전력 요금 급등 시 일정 횟수 및 일정시간 동안 피크요금을 부과하는 제도(CPP) 등 많은 요금 제도가 검토되고 있다.(RTP) tariff system under the smart grid (Smart Grid) environment, a system that imposes a predetermined fee for each time period, or a system that imposes a peak charge for a fixed number of times and a fixed time period (CPP) are being reviewed.

이는 일차적으로, 알고 있는 에너지 소비의 절감 목적이 있으며, 이차적으로는, 에너지 소비를 통제 가능한 범위 내에서 관리하고(피크전력관리), 이에 따라 저렴한 생산 원가(원자력 또는 석탄화력 등) 및 그린에너지(태양광 또는 풍력 또는 연료전지 등) 발전에 의한 잉여전력을 통제 가능한 수준으로 제어할 수 있도록 하는데 목적이 있다.This is primarily aimed at reducing the known energy consumption and, secondarily, managing the energy consumption within a controllable range (peak power management), thereby lowering the cost of production (such as nuclear or coal-fired power) and green energy Solar power, wind power or fuel cell) to control power surplus power at a controllable level.

한국전력공사는 실시간 요금제 이전에 단기적으로 계약전력요금제(균등계약 전력요금제)를 시행하고 있으며 이를 통해 전기 요금을 부과한다. 계약전력 요금제의 요금부과 기준에 있어서, 월 전기요금=기본요금+사용요금으로 된다.KEPCO is implementing a contracted electricity tariff (equal-tariff electricity tariff) in the short term prior to real-time tariffs, which will charge electricity fees. In terms of the charging standard of the contracted power plan, the monthly electricity bill = basic charge + use charge.

기본요금의 부과 기준은 시간대별 연간 최대 전력 사용량을 기준으로 계약 종별로 기준단가를 곱하여 이를 연간 기준요금으로 정한다. 즉, 연간 최대전력 사용량(피크 전력 사용량)을 낮추는 것이 기본요금을 줄이는 관건이 된다. 사용요금은 한국전력공사에서 정책적으로 에너지 소비가 높은 구간(시간 구간)에 높은 요금을 부과하고 있는데, 각 구간별 전력 요금(전력 사용량)에 사용요금(사용시간)을 곱한 값으로 부과된다. 따라서 전기에너지 비용을 낮추는 방법은 기본요금과 사용요금을 모두 낮추도록 하는 것이 중요하다.The base charge is multiplied by the unit price of the contract based on the maximum annual power consumption per hour, and it is set as the annual reference charge. In other words, lowering the annual maximum power consumption (peak power consumption) is the key to reducing the base charge. The usage fee is charged by the KEPCO as a high rate in the high energy consumption period (time interval). The electricity charge (power consumption) of each section is multiplied by the usage charge (usage time). Therefore, it is important to lower both the base rate and the usage fee to lower the cost of electricity.

앞으로의 에너지 정책은 에너지 소비의 억제와 함께 예측과 통제가 가능하도록 부하 변동의 안정성을 요구하는 일정부하 유지 조건부로 에너지 단가를 저렴하게 계약하는 균등 부하 계약전력(즉, 일정 범위 이상과 이하를 벗어나지 않는 안정적인 에너지 소비 계약)을 통한 에너지 공급에 저렴한 에너지 발전원을 통하여 안정적으로 공급하고, 계획되지 않은 피크 전력으로 인한 경유 또는 LNG 등의 고 원가의 발전원을 억제할 수 있도록 하는 방향으로 갈 수 있다.Future energy policies should be based on uniform load contract power (ie, exceeding a certain range or below) to contract energy costs at a constant load maintenance condition that requires stability of load fluctuation to be able to predict and control energy consumption while suppressing energy consumption. (Ie, stable energy consumption contracts) to the energy supply through low-cost energy generation sources, and to prevent generation of high-cost sources such as diesel or LNG due to unplanned peak power .

이는 기존의 실시간 전력 요금제(RTP)와 피크제어 요금제 등과는 차별되고, 발전 원가를 낮출 수 있으며 및 안정적인 전력수급을 위한 전력 요금 제도가 될 것이다.It will be differentiated from the existing real-time power plan (RTP) and peak control plan, lowering the cost of power generation, and the electric power tariff system for stable supply of electricity.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제(목적)는, 계약전력요금제 하에서 건물의 에너지 소비 비용 절감을 위해 사용될 수 있는, 지능형 에너지 소비 예측 방법, 또는 건물의 소비 에너지 비용 절감을 위한 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치, 및 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치를 이용한 전력 사용지침 제공방법을 제공하는 것이다.The technical object (object) to be solved by the present invention is to provide an intelligent energy consumption prediction method which can be used for reducing the energy consumption cost of a building under the contract power plan, Generating device, and a method of providing a power usage instruction using a power usage instruction generating device of a building facility.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치는, 과거의 온도에 따른 전력량 데이터, 과거의 습도에 따른 전력량 데이터, 과거의 요일에 따른 전력량 데이터, 과거의 계절에 따른 전력량 데이터, 및 미래의 특정일의 예측된 온도, 예측된 습도, 요일, 및 계절을 근거로 하여 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측하는 수요 예측부; 및 상기 수요 예측부의 예측 결과에 대해 실시간 전력요금, 상기 건물설비의 출력 가능 용량, 및 상기 건물설비의 최고 효율을 반영하여 상기 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 사용 지침 데이터를 생성하는 지침부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a power usage guide for a building equipment, the apparatus comprising: And predicts the energy consumption according to the time during the day of the building equipment used for the future specific day based on the predicted temperature, the predicted humidity, the day of the week, and the season of a specific future in the future Demand forecasting section; And estimating a demand of the building equipment to be used for a specific day in the future by reflecting the real-time electricity price, the output capacity of the building facility, and the maximum efficiency of the building equipment, And instructions for generating instruction data.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치를 이용한 전력 사용지침 제공방법은, (a) 상기 전력 사용지침 생성장치에 포함된 수요 예측부가 과거의 온도에 따른 전력량 데이터, 과거의 습도에 따른 전력량 데이터, 과거의 요일에 따른 전력량 데이터, 과거의 계절에 따른 전력량 데이터, 및 미래의 특정일의 예측된 온도, 예측된 습도, 요일, 및 계절을 근거로 하여 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측하는 단계; 및 (b) 상기 전력 사용지침 생성장치의 지침부가 상기 수요 예측부의 예측 결과에 대해 실시간 전력요금, 상기 건물설비의 출력 가능 용량, 및 상기 건물설비의 최고 효율을 반영하여 상기 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 에너지 사용 지침 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of providing power usage guidelines using a power usage guidelines generating apparatus for a building facility, the method comprising: (a) On the basis of the power amount data according to the past humidity, the electricity amount data according to the past day, the electricity amount data according to the past season, and the predicted temperature, the humidity, the day of the week, and the season Estimating an amount of energy consumption according to time during a day of the building equipment used for a certain future work; And (b) a guidance unit of the power usage guide generation apparatus uses the predicted result of the demand forecast unit to reflect a real-time power charge, an outputable capacity of the building facility, and a maximum efficiency of the building facility, And generating energy usage guideline data of the building equipment to be used.

본 발명에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치, 및 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치를 이용한 전력 사용지침 제공방법은, 건물 설비에 대한 전력 사용지침을 제공하는 것에 의해 균등 계약 전력 에너지 요금제도하에서의 건물 에너지 사용량 및 건물 에너지 비용(전력 요금)을 절감하도록 할 수 있으며, 건물 에너지를 최적화할 수 있다.The method for generating a power usage guide for building equipment according to the present invention and the method for providing power usage instructions using a power usage guide generating device for a building facility are provided by providing instructions on power usage for building equipment, Building energy consumption and building energy costs (power charges) can be reduced, and building energy can be optimized.

앞으로의 에너지 정책은 에너지 소비의 억제와 함께 예측과 통제가 가능하도록 부하 변동의 안정성을 요구하는 일정부하 유지 조건부로 에너지 단가를 저렴하게 계약하는 균등 부하 계약전력(즉, 일정 범위 이상과 이하를 벗어나지 않는 안정적인 에너지 소비 계약)을 통한 에너지 공급에 저렴한 에너지 발전원을 통하여 안정적으로 공급하고, 계획되지 않은 피크 전력으로 인한 경유 또는 LNG 등의 고 원가의 발전원을 억제할 수 있도록 하는 방향으로 갈 수 있다.Future energy policies should be based on uniform load contract power (ie, exceeding a certain range or below) to contract energy costs at a constant load maintenance condition that requires stability of load fluctuation to be able to predict and control energy consumption while suppressing energy consumption. (Ie, stable energy consumption contracts) to the energy supply through low-cost energy generation sources, and to prevent generation of high-cost sources such as diesel or LNG due to unplanned peak power .

이는 기존의 실시간 전력 요금제(RTP)와 피크제어 요금제 등과는 차별되고, 발전 원가를 낮출 수 있으며 및 안정적인 전력수급을 위한 전력 요금 제도가 될 것이다.It will be differentiated from the existing real-time power plan (RTP) and peak control plan, lowering the cost of power generation, and the electric power tariff system for stable supply of electricity.

또한 본 발명은 두 개의 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR)을 사용하여 전력 소비량을 예측하므로 전력 수요를 효과적으로 예측할 수 있다.The present invention also predicts power consumption using two least-squares supporting vector machine regression algorithms (LS-SVR), thereby effectively predicting power demand.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치를 이용한 전력 사용지침 제공방법(200)을 설명하는 흐름도(flow chart)이다.
도 3은 도 1의 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100) 또는 도 2의 전력 사용지침 제공방법(200)이 제공하는 출력 결과를 나타내는 그래프(graph)이다.
도 4는 도 1에 도시된 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)의 매트랩(matlab)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 분산 제어(time shift)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 6은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 균등제어(Smart Regulation Control)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 7은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 분산 제어 및 균등 제어의 시뮬레이션(simulation) 결과의 일예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 분산 제어 및 균등 제어의 시뮬레이션(simulation) 결과의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1을 참조하여 설명된 본 발명이 적용될 수 있는 건물 에너지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 균등제어의 시뮬레이션 결과의 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 분산제어의 시뮬레이션 결과의 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(300)를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.
도 13은 도 12에 대응하는 기능 블록도이다.
도 14는 도 12의 지침부(340)의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 15는 도 12의 지침부(340)의 출력값을 이용하는 SR-Index 제어방법의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 에너지 소비 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings used in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an apparatus 100 for generating power usage guidelines for a building facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart illustrating a method 200 for providing a power usage instruction using a power usage instruction generating device of a building facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing output results provided by the power usage guidelines generating apparatus 100 of the building facility of FIG. 1 or the power usage guidelines providing method 200 of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a matlab of the power usage guide generating apparatus 100 of the building facility shown in FIG.
FIG. 5 is a graph illustrating a time shift of a building facility using energy usage instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.
FIG. 6 is a graph illustrating the Smart Regulation Control of building equipment using the energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a simulation result of the distributed control and the uniform control described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing another example of a simulation result of the distributed control and the uniform control described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a building energy management system to which the present invention described with reference to FIG. 1 can be applied.
10 is a diagram showing an example of the simulation result of the uniform control of the building equipment using the energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.
11 is a diagram showing an example of a simulation result of dispersion control of building equipment using energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.
FIG. 12 is a block diagram illustrating an apparatus 300 for generating a power usage guide of a building equipment according to another embodiment of the present invention.
13 is a functional block diagram corresponding to Fig.
Fig. 14 is a view for explaining another embodiment of the guidance unit 340 in Fig.
FIG. 15 is a view for explaining an embodiment of the SR-Index control method using the output value of the guidance unit 340 of FIG.
16 is a view for explaining an intelligent energy consumption predicting method according to another embodiment of the present invention.

본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention, and the objects attained by the practice of the invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention, and to the description in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having", etc., are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, or a combination thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and, unless expressly defined herein, are to be construed as either ideal or overly formal Do not.

본 발명은 스마트 그리드(Smart Grid) 환경 하에서의 원가연동 실시간 요금제도에 따라 소비자가 접하게 되는 에너지 소비의 패러다임의 변화를 통하여 기존의 건물 에너지 절감의 솔루션이 아닌 건물 에너지 비용 절감을 위한 솔루션에 대한 에너지 활용 기술과 이를 구현하는 방법을 위한 사용 지침(기준 지침)을 제공할 수 있다. 부연하여 설명하면, 본 발명은 균등 계약 전력 에너지 요금제도(Smart Grid energy contract price policy) 하에서의 건물 에너지 사용량 및 건물 에너지 비용(전력 요금)을 절감하도록 할 수 있는 SRMT(Smart Regulation Management Theory, 지능 제어 관리 이론) 알고리즘과 이를 이용한 제어 방법을 제공할 수 있다.The present invention is based on a cost-based real-time rate plan in a Smart Grid environment, and it is possible to utilize energy for a solution to reduce building energy cost rather than a conventional building energy saving solution by changing a paradigm of energy consumption that a consumer is exposed to You can provide usage guidelines (guidelines) for the technology and how to implement it. In summary, the present invention provides a Smart Regulation Management Theory (SRMT) that can reduce building energy consumption and building energy costs (power charges) under the Smart Grid energy contract price policy. Theory) algorithm and a control method using the same.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating an apparatus 100 for generating power usage guidelines for a building facility according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)는, 수요 예측부(prediction unit, Predictor)(105), 및 지침부(indication unit, Indicator)(110)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a power usage guide generating apparatus 100 of a building facility includes a prediction unit (Predictor) 105 and an indication unit (Indicator) 110.

수요 예측부(또는 전력 수요 예측부)(105)는 과거(예를 들어 전년(과거) 1년간)의 온도에 따른 전력량 데이터(전력사용량 데이터), 과거(예를 들어 전년 1년간)의 습도에 따른 전력량 데이터, 과거(예를 들어 전년 1년간)의 요일(예를 들어, 주말(휴일) 또는 선거일과 같은 특수일)에 따른 전력량 데이터, 과거(예를 들어 전년 1년간)의 계절에 따른 전력량 데이터, 및 미래의 특정일의 예측된 온도(예를 들어 건물 외부 온도), 예측된 습도(예를 들어 건물 외부 습도), 요일, 및 계절을 근거로 하여 미래의 특정일에 사용되는 건물(빌딩) 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 수 있다. 부연하여 설명하면, 수요 예측부(105)는 미래의 특정일 이전의 온도에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 습도에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 요일에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 계절에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일에 예측된 온도 및 습도(온도 및 습도 정보), 및 상기 미래의 특정일에 해당되는 요일 및 계절(요일 및 계절 정보)을 근거로 하여, 상기 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 수 있다. 미래의 특정일의 예측된 온도 및 예측된 습도는 기상청의 기상 데이터베이스 서버로부터 전력 사용지침 생성장치(100)(또는 수요 예측부(105))에 통신망을 통해 제공될 수 있다. 전년 1년간의 온도에 따른 전력량 데이터 또는 전년 1년간의 습도에 따른 전력량 데이터를 이용하여 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 때, least square support vector machine(최소 자승법)과 같은 회귀방법(회귀분석)과 differential evolution algorithm(DEA, 차분 진화 알고리즘)과 같은 최적화 방법(optimization method)이 사용될 수 있다.The demand predicting unit (or the electric power demand predicting unit) 105 estimates the electricity amount data (electric power consumption data) according to the temperature in the past (for example, the past one year), the humidity in the past (For example, one day in the previous year) (for example, a special day such as a weekend (holiday) or election day), the amount of electricity in the past (for example, one year in the previous year) Data, and buildings used for certain future days based on the predicted temperature of a particular day in the future (e.g., the outside temperature of the building), the predicted humidity (e.g., outside humidity of the building) ) It is possible to predict the energy consumption according to the time of day of the facility. In other words, the demand forecasting unit 105 estimates the demand amount of the building equipment based on the electricity amount data of the building equipment according to the temperature before the specific day in the future, the electricity amount data of the building equipment according to the humidity before the future, The power quantity data of the building equipment according to the day of the week, the power quantity data of the building equipment according to the season before the future specific day, the temperature and humidity (temperature and humidity information) predicted on the future specific day, It is possible to predict the energy consumption amount according to the time during the day of the building equipment used for the future specific day based on the corresponding day of the week and season (day of the week and season information). The predicted temperature and predicted humidity of a specific future of the future may be provided from the weather database server of the meteorological office to the power usage guidelines generating apparatus 100 (or demand forecasting section 105) via a communication network. The least square support vector machine (least squares method) is used to predict the energy consumption over time of the building equipment used in the future on a certain day by using the electricity data according to the temperature of one year in the previous year or the electricity data according to the humidity in the previous year. (Regression) and an optimization method such as differential evolution algorithm (DEA) can be used.

상기 최소 자승법 및 차분 진화 알고리즘을 이용하는 수요 예측부(105)의 작용(기능) 또는 동작방법의 예를 설명하면 다음과 같다. An example of an operation (function) or an operation method of the demand predicting unit 105 using the least squares method and the difference evolutionary algorithm will be described as follows.

과거(예를 들어, 과거 1년 이전)의 하루 동안의 전력량 데이터들 각각에, 건물 설비의 에너지 수요를 예측하는 미래의 특정일의 예측 온도와 상기 과거 1년 이전의 전력량 데이터들 각각에 해당하는 온도를 포함하는 함수값을 곱(승산)한 후, 상기 승산된 전력량 데이터들의 평균 값을 구하여 미래 특정일의 하루 동안의 건물 전력량 데이터가 예측될 수 있다. 미래 특정일의 하루 동안의 건물 전력량 데이터를 미래 특정일의 예측 온도로 나눈 값은 해당 건물의 온도가 1(℃) 변화할 때의 전력량을 지시(indication)할 수 있다. 예를 들어, 과거의 하루 동안의 전력량 데이터들이 제1 내지 제3 전력량 데이터로 3개 존재하다고 가정한다. 제1 전력량 데이터에 상기 함수값의 예인 25(℃)/30(℃)를 곱한 값과, 제2 전력량 데이터에 상기 함수값의 예인 26(℃)/30(℃)를 곱한 값과, 제3 전력량 데이터에 상기 함수값의 예인 32(℃)/30(℃)를 곱한 값을 평균하여 미래 특정일에 사용되는 하루 동안의 건물 전력량 데이터가 예측될 수 있다. 상기 25(℃), 26(℃), 및 32(℃)는 각각 과거의 특정일의 온도이고, 30(℃)은 미래 특정일의 예측 온도이다.In each of the electricity amount data for one day in the past (for example, one year before the past), the predicted temperature of the future specific day for estimating the energy demand of the building equipment and the electricity amount data (Multiplication) a function value including a temperature, and then an average value of the multiplied power amount data is obtained, so that building power amount data for a day of a future specific day can be predicted. The value obtained by dividing the building power data for one day of the future specific day by the predicted temperature of the future specific day may indicate the amount of power when the temperature of the building changes by 1 (° C). For example, it is assumed that three pieces of power amount data for the past one day exist as the first to third power amount data. A value obtained by multiplying the first power amount data by 25 (占 폚) / 30 (占 폚) which is an example of the function value and a value obtained by multiplying the second power amount data by 26 (占 폚) / 30 The power amount data may be averaged by multiplying 32 (占 폚) / 30 (占 폚), which is an example of the function value, to estimate the building power amount data for one day used for a future specific day. 25 (占 폚), 26 (占 폚) and 32 (占 폚) are the temperature of the past specific day and 30 (占 폚) is the predicted temperature of the future specific day.

한편, 상기 최소 자승법 및 차분 진화 알고리즘을 이용하여 습도를 고려(반영)한 미래의 특정일의 하루 동안의 전력량 데이터를 계산하는 수요 예측부(105)의 작용은, 전술한 온도를 고려(반영)한 미래 특정일의 하루 동안의 전력량 데이터를 계산하는 수요 예측부(105)의 작용의 예와 유사하므로, 그것에 대한 설명은 전술한 온도를 고려한 미래 특정일의 하루 동안의 전력량 데이터를 계산하는 수요 예측부(105)의 작용의 예에 대한 설명이 참조될 수 있다.On the other hand, the operation of the demand predicting unit 105, which calculates the electricity amount data for one day of the future specific day that takes into account (reflects) the humidity using the least squares method and the difference evolutionary algorithm, Is similar to the example of the operation of the demand predicting unit 105 that calculates the power amount data for one day of a future specific day, so that the explanation thereof is based on the demand forecast A description of an example of the action of the unit 105 can be referred to.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 전년 1년간의 온도에 따른 전력량 데이터 또는 전년 1년간의 습도에 따른 전력량 데이터를 이용하여 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 때, Electricity Consumption Predictor인 Model Predictive Control Method, Optimization Pointing Method인 Golden Section Search Method, 또는 Probability Modeling of the Non-Gaussian in the noise과 같은 알고리즘이 사용될 수 있다.In another embodiment of the present invention, when estimating the energy consumption amount of the building equipment used in the future on a specific day by using the electricity quantity data according to the temperature for the previous year or the electricity quantity data according to the humidity for the previous year, Such as the Electricity Consumption Predictor Model Predictive Control Method, the Optimization Pointing Method Golden Section Search Method, or the Probability Modeling of the Non-Gaussian in the noise.

지침부(110)는 수요 예측부(105)의 예측 결과에 대해 실시간 전력요금, 상기 건물설비의 출력 가능 용량, 및 상기 건물설비의 최고 효율을 반영하여 상기 미래의 특정일에 건물설비의 에너지 소비 비용 절감을 위해 사용될 수 있는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 최적의 에너지 사용 지침 데이터를 생성할 수 있다. 상기 에너지 사용 지침은 건물 설비를 제어하기 위한 제어부에 제공될 수 있고, 후술하는 균등제어, 분산 제어(time shift control), 패턴(Pattern) 제어, SR-index, Energy Diamond, 또는 HVAC(냉반방 공조) 제어와 같은 BEMS(building energy management system) 제어를 위한 기준 지침으로 사용될 수 있다. 건물설비의 최고 효율은 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 건물의 빙축열 설비의 경우, 3(℃)의 온도에서 최고의 출력 효율을 발생할 수 있고, 건물의 축전지 설비의 경우, 방전시간을 최적의 방전시간(예를 들어 3 시간)으로 길게 하는 경우 축전지의 충전 에너지가 최고 비율(예를 들어 60(%))로 방전될 수 있다.The guidance unit 110 may reflect energy consumption of the building equipment on a specific day in the future, reflecting the real-time electricity charge, the output capacity of the building facility, and the maximum efficiency of the building equipment, It is possible to generate optimal energy usage guideline data according to the time of day of a building facility that can be used for cost reduction. The energy use instructions may be provided to a control unit for controlling the building equipment and may be implemented in a control unit for controlling the building equipment and may be implemented using any one or more of the following methods of uniform control, time shift control, pattern control, SR-index, Energy Diamond, or HVAC (BEMS) control, such as the control of a building. For example, the maximum efficiency of a building installation is as follows. In the case of an ice storage facility of a building, the maximum output efficiency can be obtained at a temperature of 3 (캜), and in the case of a battery facility of a building, if the discharge time is extended to an optimal discharge time (for example, 3 hours) The energy can be discharged at the highest rate (for example, 60 (%)).

전력 사용지침 생성장치(100)는 추종 제어부(estimation unit 또는 tracking unit)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 추종 제어부는 일정시간 단위로(예를 들어 실시간 전기 요금의 부과 단위 시간인 15분마다) 지침부에 의해 생성된 에너지 사용 지침 데이터를 근거로 하여 건물 설비들 각각의 온/오프(on/off) 동작을 제어한다. 즉, 본 발명은 과거(예를 들어 전년 1년간)의 전력량과 환경요소(온도, 습도, 요일, 또는 계절)를 근거로 하여 건물의 에너지 소비량을 예측하고, 상기 예측된 에너지 소비량을 실시간 전기 요금 등을 고려하여 변경된 에너지 사용 지침 데이터를 제공하고, 건물 설비가 상기 제공된 사용 지침 데이터를 추종(tracking)하여 일정시간(예를 들어 15분)마다 에너지를 소비하는 방법을 제공할 수 있다.The power usage guide generating apparatus 100 may further include an estimation unit or a tracking unit (not shown). The follow-up control unit may turn on / off each of the building equipments based on the energy use instruction data generated by the guidance unit on a predetermined time basis (for example, every 15 minutes, ) Operation. That is, the present invention estimates the energy consumption amount of the building based on the amount of electricity in the past (for example, one year in the previous year) and environmental factors (temperature, humidity, day of the week, or season) , And the building facility can provide a method of consuming energy for a predetermined period of time (for example, 15 minutes) by tracking the provided usage instruction data.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 미래의 특정일에 사용되는 건물의 에너지에 대한 예측(prediction)(수요예측)을 수행하고, 상기 예측된 건물 에너지를 기준으로 에너지 자원의 최적제어를 통해 만들어 낼 수 있는 최적의 에너지 사용을 위한 지침(indication)을 제공한다. 상기 최적제어는, 예를 들어, 균등제어, 피크제어, 분산 제어(time shift), 패턴(Pattern) 제어, 또는 BAS(building automation system) 설비 최적제어를 포함할 수 있고, 상기 균등제어 등을 통해 건물 에너지 또는 건물 에너지 비용이 절감될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 최적의 에너지 사용을 위한 지침인 이상적인 지침을 기준으로 일정시간 단위로 현재 사용에너지의 상태를 반영하여 최적의 상태로 회귀 보정 제어하도록 하는 추종제어를 통하여 건물 에너지의 사용량이 제어될 수 있다.As described above, the present invention can predict (estimate) the energy of a building used in a certain future work, and generate the optimal energy resource based on the predicted building energy And provides an indication of optimal energy use. The optimal control may include, for example, equal control, peak control, time shift, pattern control, or BAS (building automation system) facility optimal control, Building energy or building energy costs can be reduced. In another embodiment of the present invention, by using the ideal guidance, which is a guide for optimal energy use, based on the current usage energy, Can be controlled.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치를 이용한 전력 사용지침 제공방법(200)을 설명하는 흐름도(flow chart)이다. 전력 사용지침 제공방법(200)은 도 1의 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)에 적용될 수 있다.FIG. 2 is a flow chart illustrating a method 200 for providing a power usage instruction using a power usage instruction generating device of a building facility according to an embodiment of the present invention. The power usage instruction providing method 200 may be applied to the power usage instruction generating apparatus 100 of the building equipment of FIG.

도 2 및 도 1을 참조하면, 수요 예측 단계(205)에서 전력 사용지침 생성장치(100)에 포함된 수요 예측부(105)가 과거의 온도에 따른 전력량 데이터, 과거의 습도에 따른 전력량 데이터, 과거의 요일에 따른 전력량 데이터, 과거의 계절에 따른 전력량 데이터, 및 미래의 특정일의 예측된 온도, 예측된 습도, 요일, 및 계절을 근거로 하여 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 수 있다. 부연하여 설명하면, 수요 예측부(105)는 미래의 특정일 이전의 온도에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 습도에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 요일에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일 이전의 계절에 따른 건물 설비의 전력량 데이터, 상기 미래의 특정일에 예측된 온도 및 습도(온도 및 습도 정보), 및 상기 미래의 특정일에 해당되는 요일 및 계절(요일 및 계절 정보)을 근거로 하여, 상기 미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 소비량을 예측할 수 있다. 2 and 1, in the demand forecasting step 205, the demand forecasting unit 105 included in the power-usage-guide generating apparatus 100 calculates the power consumption amount data according to the past temperature, the electricity amount data according to the past humidity, Based on past power day data, past power year data, and predicted temperature, predicted humidity, day of the week, and season of the future for a particular day, Can predict the energy consumption over time. In other words, the demand forecasting unit 105 estimates the demand amount of the building equipment based on the electricity amount data of the building equipment according to the temperature before the specific day in the future, the electricity amount data of the building equipment according to the humidity before the future, The power quantity data of the building equipment according to the day of the week, the power quantity data of the building equipment according to the season before the future specific day, the temperature and humidity (temperature and humidity information) predicted on the future specific day, It is possible to predict the energy consumption amount according to the time during the day of the building equipment used for the future specific day based on the corresponding day of the week and season (day of the week and season information).

지침 생성 단계(210)에 따르면, 전력 사용지침 생성장치(100)의 지침부(110)가 수요 예측부(105)의 예측 결과에 대해 실시간 전력요금, 상기 건물설비의 출력 가능 용량, 및 상기 건물설비의 최고 효율을 반영하여 상기 미래의 특정일에 건물설비의 에너지 소비 비용 절감을 위해 사용될 수 있는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 사용 지침 데이터를 생성할 수 있다.According to the instruction generating step 210, the guideline 110 of the power usage guideline generating apparatus 100 generates real-time electricity charges, output capacity of the building facility, It is possible to generate energy usage guideline data according to the time of day of the building equipment which can be used to reduce the energy consumption cost of the building equipment on a certain day in the future in order to reflect the highest efficiency of the facility.

도 3은 도 1의 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100) 또는 도 2의 전력 사용지침 제공방법(200)이 제공하는 출력 결과를 나타내는 그래프(graph)이다.FIG. 3 is a graph showing output results provided by the power usage guidelines generating apparatus 100 of the building facility of FIG. 1 or the power usage guidelines providing method 200 of FIG.

도 3에서 Estimate는 미래 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 예측 전력량 데이터를 지시(indication)하고, indicator는 예측 전력량 데이터에 근거한 에너지 사용 지침 데이터를 지시하고, Tracking은 에너지 사용 지침 데이터에 따른 추종 제어 값을 지시한다. 도 3에서 Tracking은 막대형 그래프의 형태로 표시될 수 있고, 그래프의 가로축에 시간에 따른 실시간 전력요금 구간(low price, high price)이 예로서 도시되어 있다.In FIG. 3, Estimate indicates the predicted power amount data according to the time during one day of the building equipment used in the future specific day, the indicator indicates the energy use instruction data based on the predicted power amount data, And indicates a tracking control value according to the data. In FIG. 3, Tracking can be displayed in the form of a bar graph, and the horizontal axis of the graph shows an example of a real time electricity tariff (low price, high price) over time.

도 4는 도 1에 도시된 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)의 매트랩(matlab)의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a matlab of the power usage guide generating apparatus 100 of the building facility shown in FIG.

도 4를 참조하면, estimator는 도 1에 도시된 수요 예측부(105) 및 지침부(110)에 대응(해당)한다. estimator 내의 LS-SVR은 최소 자승법의 기능 블락(block)을 의미할 수 있고, DEA#1, Dynamic Model, 및 DEA#2는 차분 진화 알고리즘의 기능 블락을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 4, the estimator corresponds to (corresponds to) the demand predicting unit 105 and the guidance unit 110 shown in FIG. The LS-SVR in the estimator can refer to a functional block of least squares, DEA # 1, Dynamic Model, and DEA # 2 can represent functional blocks of a differential evolution algorithm.

estimator내의 Weight W는 건물 설비의 출력 가능 용량, 또는 최고 효율을 지시할 수 있다. estimator내의 Bias B는 과거의 요일에 따른 전력량 데이터, 또는 과거의 계절에 따른 전력량 데이터를 의미할 수 있다. Output(출력)인 SR-Index Reference는 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(100)의 출력을 지시할 수 있다.Weight W in the estimator can indicate the output capacity, or peak efficiency, of the building facility. The Bias B in the estimator may refer to the electricity amount data according to past days or the electricity amount data according to the past season. The SR-Index Reference, which is the output, can indicate the output of the power usage instruction generator 100 of the building facility.

도 5는 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 분산 제어(time shift)를 설명하는 그래프(graph)이다.FIG. 5 is a graph illustrating a time shift of a building facility using energy usage instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 분산 제어는 시간대별 차등(3.5배) 요금에 따라 일일 비싼 요금대의 에너지 사용을 가장 저렴한 때로 이동하는 비용절감을 위한 제어 방법일 수 있다. 도 5에서 가로축은 하루 동안의 시간이고, 세로축은 전력(전력량)일 수 있다.As shown in FIG. 5, the distributed control can be a control method for reducing the cost of moving the energy use of the daily expensive fare band to the cheapest time according to the time difference (3.5 times) rate. In Fig. 5, the horizontal axis represents the time during one day, and the vertical axis represents the electric power (electric energy).

분산제어의 제어 방법은 일일 전력 소비량 및 전력요금 예측(예를 들어 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터)을 근거로 에너지를 저장하고, 가장 비쌀 때 상기 저장된 에너지를 최적의 효율로 사용하는 방법을 의미할 수 있다. 분산제어의 제어 방법에 의해 비싼 요금 대(시간대)에 발생 가능한 예상 불가능한 잠재부하를 미리 사용함으로써 에너지 사용요금을 절감할 수 있다. 분산제어의 솔루션은, Load Sharing, Optimum nonlinear Discharging, 또는 Programing Logic Control(PLC)일 수 있고, 분산제어의 대상설비는 건물에 설치되는 빙축열 또는 축전지 등일 수 있다.The control method of the distributed control stores the energy based on the daily power consumption and the power rate forecast (e.g., the energy usage instruction data generated by the apparatus 100 of FIG. 1), and when the most expensive, It can mean a method of using it with efficiency. By using the control method of the distributed control, it is possible to reduce the energy usage fee by preliminarily using the unpredictable latent load that can be generated at an expensive fare (time zone). The solution of the distributed control may be Load Sharing, Optimum nonlinear Discharging, or Programing Logic Control (PLC), and the target facility of the distributed control may be the ice storage heat or the battery installed in the building.

분산 제어에 대해 부연하여 설명하면 다음과 같다. 계약전력 요금제의 기본요금과 사용요금을 낮추기 위해, 먼저 후술하는 균등 제어는 기본요금의 기준이 되는 피크전력을 낮추기 위해, 연간 최대 전력을 분석하여 최고로 낮출 수 있는 전력량을 산출하며, 이를 통해 최대 피크전력을 억제하도록 할 수 있다. 다음으로 분산제어는 전력사용요금을 낮추기 위해, 전력요금이 보다 낮은 시간에 전력을 사용하도록 유도할 수 있다.Distributed control will be described in detail below. In order to lower the basic charge and the usage fee of the contract power plan, first, the equal control described below calculates the amount of power that can be lowered to the maximum by analyzing the maximum power per year in order to lower the peak power as a reference of the base charge, Power can be suppressed. Distributed control can then induce power to be used at a lower time to lower power usage fees.

분산제어는 SR-Index와 연동될 수 있다. SR(smart regulation)-Index 방법의 일예는 한국특허출원번호 10-2011-0095135에 개시(disclosure)되어 있다.The distributed control can be interlocked with the SR-Index. An example of a smart regulation (SR) -Index method is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-0095135.

SR-index에 의해 결정되는 Level 2 이상을 벗어나거나, Level 3의 Threshold에 도달되지 않는 경우 균등제어 모드인 “0” 단계(정상운전)를 구현하게 된다. 이 때, 도 1을 참조하여 설명된 SRMS(Smart Regulation Management system)의 Indicator는 가격 종속적으로 결정될 수 있다. 다만, Predictor와 Indicator의 차이를 전력량으로 환산하여 실시하는 것은 후술하는 균등제어와 동일할 수 있다. Predictor와 Indicator의 차이를 전력량으로 환산하여 실시하는 것은 Energy Recharge Potential(예를 들어, 빙축열 또는 정류기)에 적절한 비율로 분배하고 분배된 값을 기준으로 Recharge를 추종제어 하도록 시행할 수 있다. 즉, 정류기 출력전압을 조절하여 방전 전류 값을 조정할 수 있고, 빙축열 또는 냉방기 밸브값을 조절하여 빙축열 출력 값을 조정할 수 있다.In the case of exceeding the level 2 or more determined by the SR-index, or when the threshold of the level 3 is not reached, a "0" step (normal operation) as an equal control mode is implemented. At this time, the indicator of the Smart Regulation Management System (SRMS) described with reference to FIG. 1 can be determined in a price-dependent manner. However, the conversion from the difference between the predictor and the indicator into the amount of electric power can be performed in the same manner as described below. Converting the difference between the predictor and the indicator to the amount of power can be done by distributing the appropriate ratio to the energy charge potential (for example, ice storage heat or rectifier) and controlling the charge based on the distributed value. That is, the discharge current value can be adjusted by adjusting the rectifier output voltage, and the ice storage heat output value can be adjusted by adjusting the ice storage temperature or the cooler valve value.

도 6은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 균등제어(Smart Regulation Control)를 설명하는 그래프(graph)이다.FIG. 6 is a graph illustrating the Smart Regulation Control of building equipment using the energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG.

도 6에 도시된 바와 같이, 균등제어는 연간 최대 피크전력을 낮춰 기본요금을 억제하는(KW당 7460원)제어일 수 있다.As shown in FIG. 6, the uniformity control can be a control that reduces the annual maximum peak power to suppress the base rate (7460 won per KW).

균등 제어의 제어방법은, 년 중 1~3회 나타나는 최대 전력사용량을 계산하여 허용 가능한 최적 점을 찾고, 이를 제어함으로써 기본요금 단가를 낮추는 제어를 의미할 수 있다. 균등 제어의 솔루션은, 예를 들어, linear Control, Load Sharing, 또는 Golden Section Search Method일 수 있고, 균등 제어의 대상설비는, 건물에 설치되는 축전지, 발전기, 빙축열, 또는 축열조 등일 수 있다.The control method of the uniform control can mean control that lowers the basic charge rate by calculating the maximum power consumption that appears 1 to 3 times a year and finding the optimum point that is acceptable and controlling it. The solution of the uniform control may be, for example, a linear control, a load sharing, or a golden section search method, and the target facility of the equal control may be a battery installed in the building, a generator, ice storage heat,

균등 제어에 대해 부연하여 설명하면 다음과 같다. 계약전력 요금제의 기본요금을 낮추기 위해, 균등 제어는 기본요금의 기준이 되는 피크전력을 낮추기 위해, 연간 최대 전력을 분석하여 최고로 낮출 수 있는 전력량을 산출하며, 이를 통해 최대 피크전력을 억제하도록 할 수 있다. Equal control will be described in detail below. In order to lower the base charge of the contract power plan, the equal control calculates the amount of power that can be lowered to the maximum by analyzing the maximum peak power in order to lower the peak power, which is the standard of the base charge, have.

균등제어는 전술한 SR-Index와 연동될 수 있다. Golden Pointing Algorithm으로 결정되는 Level 3의 Threshold(감소모드)를 통과하면 모드는 균등제어 모드인 “1” 단계를 구현하게 된다. 이 때, Predictor와 Indicator의 차이를 전력량으로 환산하고 이를 Energy Recharge Potential(예를 들어, 빙축열 또는 정류기)에 적절한 비율로 분배하고 분배된 값을 기준으로 Recharge를 추종제어 하도록 시행할 수 있다. 즉, 정류기 출력전압을 조절하여 방전 전류 값을 조정할 수 있고, 빙축열 또는 냉방기 밸브값을 조절하여 빙축열 출력 값을 조정할 수 있다.Equal control can be interlocked with the SR-Index described above. After passing the threshold of Level 3 determined by the Golden Pointing Algorithm, the mode implements the "1" step, which is the uniform control mode. At this time, it is possible to convert the difference between the predictor and the indicator into the electric power, divide it into the energy charge potential (for example, the ice storage heat or the rectifier) at an appropriate ratio, and follow up the charge based on the distributed value. That is, the discharge current value can be adjusted by adjusting the rectifier output voltage, and the ice storage heat output value can be adjusted by adjusting the ice storage temperature or the cooler valve value.

SRMT를 통한 SR-index와 연동하는 상기 분산제어 또는 균등제어의 범위를 벗어나는 경우의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.A control method in the case of deviating from the range of the distributed control or the uniform control in conjunction with the SR-index through the SRMT will be described as follows.

SR-index의 Zero Base Reference는 Indicate와 Estimated의 차를 이용한다. SR-index의 Level ± 1은 Energy Recharge(재충전) Potential로 Wide가 결정된다. SR-index의 Level ± 2는 Energy Saving Capable Potential for the pleasantness로 Wide가 결정되며 SR-index의 Level ± 1의 Threshold를 통과하면 Level ± 2가 stinger(유지)될 수 있다. SR-index의 Level 4(발전기 가동)는 별도의 Golden Pointing Algorithm로 결정된다. SR-index의 Level 3은 Energy Saving Capable Potential for the inconvenient level로 Wide가 결정된다. 단, Level 3은 Level 4의 Work-in Time를 위한 준비 단계이며 소비자는 inconvenience(불편)를 호소할 수 있기 때문에 장시간 지속되면 안 된다.The Zero Base Reference of the SR-index uses the difference between Indicate and Estimated. The level ± 1 of the SR-index is the Energy Recharge Potential and is determined as Wide. Level ± 2 of the SR-index is determined by the Energy Saving Capable Potency for the pleasantness, and Level ± 2 can be stingered if it passes the threshold of Level ± 1 of the SR-index. Level 4 (generator operation) of SR-index is determined by separate Golden Pointing Algorithm. Level 3 of the SR-index is determined as the Energy Saving Capable Potential for the inconvenient level. However, Level 3 is a preparatory stage for Level 4 Work-in Time and consumers should not be prolonged because they can appeal to inconvenience.

도 7은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 분산 제어 및 균등 제어의 시뮬레이션(simulation) 결과의 일예를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram showing an example of a simulation result of the distributed control and the uniform control described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

상기 분산 제어 또는 균등 제어에 적용되는 계약전력 요금제의 전기 요금산출방법의 일예는 다음과 같다. 월 전기요금=기본요금+사용요금=[(을)종 7430*(년중 최대피크]]+시간대별 사용요금이다. 피크 억제 제어(균등 제어)에 적용되는 것은 년 중 최대피크에 기준 단가를 곱한 값이 매월 기본요금이다. 예를 들어, 용산 KT 사옥의 경우 ‘11년 피크 1437kw ⇒ 1238kw 이면 10676천원⇒9198천원으로 매월 1,478천원 절감되고, 년간 절감액이 약 17,743천원으로 총액 2.9%가 감소될 수 있다. 분산제어를 통해 16,575천원으로 총액 2.7%가 절감될 수 있다.An example of the electricity rate calculation method of the contracted power plan applied to the distributed control or the uniform control is as follows. Monthly Electricity Charge = Base Rate + Usage Charge = [Type 7430 * (Maximum Peak in Year)] + Rate to be used by time zone Peak suppression control (Equivalent control) is applied when the maximum peak is multiplied by the base unit price For example, in the case of the Yongsan KT building, the monthly peak of 1437kw ⇒ 1238kw is 10676 thousand ⇒ 9198 thousand won, saving 1,478 thousand won per month, and annual savings of about 17,743 thousand won, which is 2.9% Through distributed control, KRW 16,575,000 can be saved by a total of 2.7%.

균등제어(피크제어) 및 분산제어를 통해 총 절감 5.6%= 31,151천원 (총 전기요금 615,741천원)이 될 수 있다.The total savings of 5.6% = 31,151,000 won (total electricity cost of 615,741,000 won) can be achieved through equal control (peak control) and distributed control.

도 8은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 분산 제어 및 균등 제어의 시뮬레이션(simulation) 결과의 다른 예를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing another example of a simulation result of the distributed control and the uniform control described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

상기 균등제어(또는 피크제어)(Peak Control)는 년 중 최고 전력량을 낮춘 만큼(KW*7430원) 1년간 기본요금을 인하하는 제어방법일 수 있다. 분산 제어는 요금이 비싼 시간대의 소비를 싼 시간대로 유도하는 제어방법일 수 있다.The above-mentioned equal control (or peak control) may be a control method for lowering the basic charge for one year (KW * 7430 won) as much as the peak power is reduced during the year. Distributed control can be a control method that directs the consumption of expensive time periods to less time.

도 9는 도 1을 참조하여 설명된 본 발명이 적용될 수 있는 건물 에너지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a building energy management system to which the present invention described with reference to FIG. 1 can be applied.

도 9를 참조하면, KT-BEMS(케이티-건물 에너지 관리 시스템)는 전력량 감축을 통한 요금절감과 소비패턴제어(Peak control 또는 Time Shift)를 통한 요금절감을 수행하는 지능형 전사 에너지통합관리시스템일 수 있다. Referring to FIG. 9, the KT-BEMS (Katy-building energy management system) is an intelligent enterprise energy management system that performs a reduction of electricity through reduction of electric power consumption and a reduction of a charge through consumption pattern control (peak control or time shift) have.

상기 건물 에너지 관리 시스템은 스마트에너지 관리시스템(SEMS)으로서, 사용 에너지를 예측(Prediction), 지침(Indication), 및 추종(Estimation 또는 tracking)하도록 하는 에너지 균등제어 알고리즘을 만들고, 이 정책의 통제를 받는 인덱스(SR-Index)와, 에너지 경영(KPI)을 통해 건물의 에너지 비용을 지능적으로 절감하는 통합관리시스템일 수 있다. 에너지 경영(KPI)을 통해 건물의 에너지 비용을 지능적으로 절감하는 통합관리시스템의 일예는 한국특허출원번호 10-2011-0112984에 개시되어 있다.The building energy management system is a smart energy management system (SEMS) that creates an energy equalization control algorithm that allows for prediction, indication, and tracking of energy usage, It can be an integrated management system that intelligently reduces the energy costs of a building through indexes (SR-Index) and energy management (KPI). An example of an integrated management system that intelligently reduces the energy cost of a building through energy management (KPI) is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-0112984.

상기 건물 에너지 관리 시스템은 KT 전사에너지를 통합 관리하는 통계 분석 및 광역관리 플랫폼일 수 있고, 전력에너지 관리시스템 EEMS(기존 N/W 에너지관리시스템 ELITE) 및 KT건물 에너지 관리시스템(BAS)의 정보를 바탕으로 KT 전사 에너지를 통계분석을 통한 에너지 절감의 최적제어 정책을 결정하고 정보를 제공하는 최상위 플랫폼일 수 있다.The building energy management system can be a statistical analysis and wide area management platform that integrates management of KT enterprise energy, and it can provide information of electric energy management system EEMS (existing N / W energy management system ELITE) and KT building energy management system (BAS) It can be the top platform to determine the optimal control policy of energy saving through statistical analysis of KT transfer energy and to provide information.

상기 건물 에너지 관리 시스템은 다음의 6개의 알고리즘 방법을 포함할 수 있다.The building energy management system may include the following six algorithm methods.

먼저, SRMT(Smart Regulation Management Theory)는 지능제어 알고리즘으로서, 균등제어, TIME shift, Pattern 제어, SR-index, 에너지 경영(KPI)과, BEMS(HVAC 최적제어)기술 등을 제어하는 지침일 수 있고, 미래의 특정일에 사용되는 건물의 에너지에 대한 예측을 하는 Prediction(수요예측)과, Prediction을 기준으로 에너지 자원을 최적으로 사용할 때 만들어 낼 수 있는 에너지 사용을 위한 Indication(지침)과, 실제 모든 에너지 자원을 지능제어 Indication을 Estimate(추종)하도록 하는 제어를 포함할 수 있다.First, Smart Regulation Management Theory (SRMT) is an intelligent control algorithm that can be used to control uniformity control, TIME shift, pattern control, SR-index, energy management (KPI) and BEMS (HVAC optimal control) , Prediction (Prediction), which predicts the energy of a building used in a specific future, Indication (Indication) for energy use, which can be created when optimally using energy resources based on predication, And may include control to cause the energy resource to estimate the intelligent control indication.

다음으로, 균등제어(피크억제)는 년간 최대 피크전력을 낮춰 기본요금을 억제하는(KW당 7460원)제어 알고리즘으로서, 년 중 1~3회 나타나는 최대 전력사용량을 계산하여 허용 가능한 최적 점을 찾고, 이를 제어함으로써 기본요금 단가를 낮추는 제어일 수 있다.Next, the uniformity control (peak suppression) is a control algorithm that suppresses the base rate by lowering the peak power per year (7460 won per KW), calculates the maximum power usage that occurs 1 to 3 times a year, , And may be a control for lowering the basic charge rate by controlling the same.

다음으로, Time-Shift(분산제어)는 시간대별 차등(3.5배) 요금에 따라 일일 중 비싼 요금대의 에너지 사용을 가장 저렴한 시간대로 이동하여 전력 요금을 절감하는 알고리즘으로서, 일일 소비량 및 전력요금 예측을 근거로 에너지를 저장하고, 가장 비쌀 때 최적의 효율로 사용하는 방법일 수 있다. 부연하여 설명하면, 분산 제어는 비싼 요금 대에 발생 가능한 예상 불가능한 잠재부하를 미리 사용함으로써 에너지 요금을 절감할 수 있다.Next, Time-Shift (Distributed Control) is an algorithm to reduce electricity charges by shifting the energy use of expensive fare band to the most inexpensive time of day according to the time difference (3.5 times) rate. It can be a way to store energy on a basis and use it at optimal efficiency when it is most expensive. More specifically, decentralized control can reduce energy bills by preemptively using unanticipated potential loads that can be incurred in expensive fare bands.

다음으로, Pattern(행위기반제어)는 입주자의 행위 패턴과 요일, 계절, 또는 기상을 분석하여 입주자에게는 불편이 없이 불필요한 에너지 소비를 찾아내어 쾌적 제어하는 기술(알고리즘)로서, 조명, 정수기, 사무기기, 또는 비데 등 입주자가 없을 시 불필요하게 되는 관련 기기의 상관 패턴에 맞도록 지능제어를 시행할 수 있다.Next, Pattern (Behavior Based Control) is a technology (algorithm) that analyzes residents' behavior pattern, day, season, or weather and finds unnecessary energy consumption without inconvenience to residents and controls comfortably. , Or a bidet or the like, it is possible to perform intelligent control so as to match the correlation pattern of the related devices.

다음으로, SR-Index는 SRMT를 통해 System을 Control하기 위한 Programming indicator(알고리즘)로서, 과거 전력사용량 및 기상과 기상예보, 현재 온도, 습도, 입주자, 또는 특정일자 등의 정보를 회귀분석을 통하여 해당일의 전력 수요예측을 구하고, 지난 1년간의 전력데이터를 분석하여 SR-Index(Level) ± 1~4의 9단계를 구할 수 있다.Next, the SR-Index is a programming indicator (algorithm) for controlling the system through the SRMT. The SR-Index is a programming indicator (algorithm) for regulating the information such as the past power usage, weather and weather forecast, current temperature, humidity, tenant, The power demand forecast of the day can be obtained, and the power data of the past one year can be analyzed to obtain the nine steps of SR-Index (Level) ± 1 to 4.

마지막으로, Energy Diamond는 개별 건물별 또는 지역별 건물 군에서 보유하고 있는 에너지 소비 내역의 일일 및 월별 에너지 소비량을 하나의 화면으로 확인하도록 하는 Main Display 방법(알고리즘)으로서, 에너지 사용량을 막대 길이에 비례하여 표시할 수 있다.Finally, Energy Diamond is a Main Display method (algorithm) that allows you to view daily and monthly energy consumption of energy consumption details of individual building or group of buildings by a single screen. Can be displayed.

도 10은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 균등제어의 시뮬레이션 결과의 예를 나타내는 도면이다. 도 10은 균등제어의 성능(performance)의 파형(wave form)을 나타낼 수 있다.10 is a diagram showing an example of the simulation result of the uniform control of the building equipment using the energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG. FIG. 10 shows the wave form of the performance of the uniform control.

도 10에 도시된 균등제어(또는 피크제어(peak control))는 년간 최대 피크전력을 낮춰 기본요금을 억제하는(KW당 7460원)제어일 수 있고, 균등제어의 솔루션은, linear Control, Load Sharing, 또는 Golden Section Search Method일 수 있고, 균등 제어의 대상설비는 Energy Storage, Generator, 축전지, 발전기, 빙축열, 또는 축열조 등일 수 있다.The equivalent control (or peak control) shown in FIG. 10 may be a control that suppresses the base rate by lowering the maximum peak power per year (7460 won per KW), and a solution of equal control is linear control, load sharing , Or Golden Section Search Method, and the equipments to be controlled equally can be Energy Storage, Generator, Battery, Generator, Ice Storage, or Heat Storage Tank.

도 11은 도 1의 장치(100)에 의해 생성되는 에너지 사용 지침 데이터를 이용한 건물 설비의 분산제어의 시뮬레이션 결과의 예를 나타내는 도면이다. 도 11은 분산제어의 성능(performance)의 파형(wave form)을 나타낼 수 있다.11 is a diagram showing an example of a simulation result of dispersion control of building equipment using energy use instruction data generated by the apparatus 100 of FIG. FIG. 11 illustrates a wave form of performance of the distributed control.

도 11에 도시된 분산제어는 시간대별 차등(163.2원⇒45.5원: 3.5배) 요금에 따라 비싼 요금대의 에너지 사용을 가장 저렴한 때로 사용시간을 이동하는 제어일 수 있고, 분산제어의 솔루션은, Load Sharing, Optimum nonlinear Discharging, 또는 Programing Logic Control(PLC)일 수 있고, 분산제어의 대상설비는, 저수조, 정화조, 하/중수, 히트펌프, 정류기, 축전지, 빙축열, 냉방기, 또는 축열조 등일 수 있다.The distributed control shown in Fig. 11 can be a control for shifting the use time of the expensive fare band to the lowest cost according to the time zone differential (163.2 won ⇒ 45.5 won: 3.5 times), and the solution of the distributed control is Load The target facility of the dispersion control may be a water tank, a septic tank, a lower / middle water, a heat pump, a rectifier, a battery, an ice storage heat, a cooler, a storage tank, or the like.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(300)를 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.FIG. 12 is a block diagram illustrating an apparatus 300 for generating a power usage guide of a building equipment according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 건물 설비의 전력사용지침 생성장치(300)는 도 1에 도시된 건물 설비의 전력사용지침 생성장치(100)를 보다 구체화한 실시예일 수 있다. 건물 설비의 전력사용지침 생성장치(300)는 서버(server)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 12, the power usage guidelines generating apparatus 300 of the building facility may be a more specific embodiment of the power usage guidelines generating apparatus 100 of the building facility shown in FIG. The power usage guide generation device 300 of the building facility can be implemented as a server.

건물 설비의 전력사용지침 생성장치(300)는, 계약전력요금제가 적용되는 건물 설비에 대한 전력사용지침 생성장치로서, 입력부(305), 수요 예측부(310), 및 지침부(340)를 포함한다. 상기 계약전력요금은 기본요금과 사용요금의 합으로 계산될 수 있고, 기본요금은 연중 15분 동안의 최대 전력 사용량인 피크 전력(KW)과 계약 종별 기준단가를 곱한 값에 계약전력에 따른 요금을 더한 값(예, 계약전력+연중 최대피크*7790원)으로 구할 수 있고, 사용요금은 시간당 전력(KW)(또는 시간당 전력사용량)*해당 시간대 단가(원/KW)로 구할 수 있다.The power usage guide generating device 300 of the building facility includes a power input instruction generating device 300 for building equipment to which the contract power plan is applied and includes an input unit 305, a demand predicting unit 310, and a guiding unit 340 do. The contract electricity rate may be calculated as the sum of the base fee and the usage fee, and the basic fee is a value obtained by multiplying the peak power (KW), which is the maximum power consumption for 15 minutes during the year, The price can be obtained by adding the value (for example, the contracted power + the maximum peak per year * 7790 won), and the usage fee can be obtained by the power per hour (KW) (or electricity consumption per hour) * per unit time (KRW / KW).

입력부(305)는, 전력사용지침 생성장치(300)의 사용자 또는 다른 장치(서버)를 통해, 수요 예측부(310) 및 지침부(340)에 사용되는 과거 전력 소비량 및 실시간 전력요금 등의 정보를 입력받을 수 있다.The input unit 305 receives past information on the amount of electricity consumed and the real time electric power charge used in the demand predicting unit 310 and the instruction unit 340 through the user of the electric power use instruction generating apparatus 300 or another device Can be input.

수요 예측부(310)는, 건물 설비의 현재 전력 소비량 이전의 과거 전력 소비량들과, 상기 건물 설비 외부의 현재 온도 이전의 과거 온도에 대해 최소 자승법(least square support vector machine) 및 차분 진화 알고리즘(differential evolution algorithm)을 적용하여 현재 전력 소비량 이후(직후)의 미래 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 최종 예측 전력 소비량을 출력할 수 있다(구할 수 있다).The demand predicting unit 310 estimates the past power consumption amounts of the building equipment before and after the current temperature outside the building equipment using a least square support vector machine and a differential evolution algorithm evolution algorithm can be applied to output the final predicted power consumption over a day's time of a building facility used for a future specific day after (immediately after) the current power consumption.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 수요 예측부(310)는, 서포트 벡터 머신부(support vector machine unit, 315), 다이내믹 모델부(dynamic model unit, 320), 합산부(325), 서포트 벡터 머신 업데이트부(support vector machine update unit, 330), 및 모델 업데이트부(335)를 포함한다.The demand prediction unit 310 may include a support vector machine unit 315, a dynamic model unit 320, a summation unit 325, a support vector machine A support vector machine update unit 330, and a model update unit 335.

서포트 벡터 머신부(315)는, 상기 과거 전력 소비량들에 대해 상기 최소 자승법을 적용하여 상기 미래 특정일의 예측 전력 소비량과, 미래 특정일 1주일 전의 예측 전력 소비량을 생성할 수 있다.The support vector machine unit 315 can generate the predicted power consumption amount of the future specific day and the predicted power consumption amount of the past one week before the future specific day by applying the least squares method to the past power consumption amounts.

모델 업데이트부(335)는, 미래 특정일 1주일 전의 실제 전력 소비량과, 상기 미래 특정일 1주일 전의 예측 전력 소비량과의 차이값을 측정하고, 상기 측정된 차이값과, 미래 특정일 1주일 전과 2주일 전 사이에 포함된 7일간의 건물 외부 온도 평균과 미래 특정일 1주일 이전의 건물 외부 온도와의 차이(예를 들어 차이의 절대값)를 곱한 값을 최소화시키는 다이내믹 모델(dynamic model)(다이내믹 모델값)을 생성할 수 있다.The model update unit 335 measures a difference value between an actual power consumption amount of one week before a future specific day and a predicted power consumption amount of one week before the future specific day, A dynamic model that minimizes the value multiplied by the difference between the outside temperature outside the building for a period of two weeks and the outside temperature of the building one week before the future for a certain day (for example, the absolute value of the difference) Dynamic model value) can be generated.

다이내믹 모델부(320)는, 상기 미래 특정일 이전(직전) 7일간의 온도 평균과 상기 미래 특정일의 예측온도 사이의 차이값을 상기 다이내믹 모델에 적용하여(예를 들어, 다이내믹 모델값을 상기 차이값으로 나누어) 미래 특정일의 온도에 따른 전력 소비량 변화량을 출력할 수 있다.The dynamic modeling unit 320 applies a difference value between the temperature average of seven days before (immediately before) the future specific date and the predicted temperature of the future specific day to the dynamic model (for example, Difference value) to output the amount of change in power consumption according to the temperature of the future specific day.

합산부(325)는, 서포트 벡터 머신부(315)에 의해 생성된 예측 전력 소비량과, 다이내믹 모델부(320)로부터 출력되는 전력 소비량 변화량을 합산하여 상기 최종 예측 전력 소비량을 출력할 수 있다(구할 수 있다).The summation unit 325 can output the final predicted power consumption amount by summing up the predicted power consumption amount generated by the support vector machine unit 315 and the power consumption amount variation output from the dynamic model unit 320 .

서포트 벡터 머신 업데이트부(330)는, 합산부(325)로부터 출력되는 최종 예측 전력 소비량과, 건물 설비의 현재 전력 소비량 사이의 오차값을 계산하고, 상기 오차값을 최소화시키고 서포트 벡터 머신부(315)에 의해 사용되는 튜닝 파라미터를 업데이트시킬 수 있다.The support vector machine update unit 330 calculates an error value between the final predicted power consumption amount output from the summation unit 325 and the current power consumption amount of the building equipment and minimizes the error value and supplies the error to the support vector machine unit 315 May update the tuning parameters used by the < / RTI >

지침부(340)는, 수요 예측부(310)(또는 합산부(325))로부터 출력되는 최종 예측 전력 소비량, 실시간 전력요금, 및 상기 건물설비의 축적 전기 에너지에 근거하여 상기 미래 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 에너지 사용 지침 데이터를 생성할 수 있다. 상기 실시간 전기 요금(실시간 전력요금)의 부과 단위 시간는 15분일 수 있다.The guiding unit 340 is used for the future specific day based on the final predicted power consumption output from the demand predicting unit 310 (or the summation unit 325), the real-time electricity charge, and the accumulated electric energy of the building equipment The energy usage instruction data according to the time of day of the building equipment to be generated. The charging unit time of the real-time electricity charge (real-time electric charge) may be 15 minutes.

지침부(340)는, 평균 연산부(345), 승산부(350), 및 합산부(355)를 포함한다. 평균 연산부(345)는 수요 예측부(310)(또는 합산부(325))로부터 출력되는 최종 예측 전력 소비량을 24 시간으로 나누어 최종 예측 전력(시간에 따른 최종 예측 전력)을 구할 수 있다.The instruction unit 340 includes an average operation unit 345, a multiplication unit 350, and a summation unit 355. [ The averaging unit 345 can calculate the final predicted power (final predicted power over time) by dividing the final predicted power consumption output from the demand predicting unit 310 (or the summation unit 325) by 24 hours.

승산부(350)는, 상기 최종 예측 전력과, 실시간 전력 요금과, 상기 실시간 전력 요금에 대한 가중치를 승산하여 출력할 수 있다.The multiplier 350 multiplies the final predicted power, the real-time power charge, and the weight for the real-time power charge, and outputs the result.

합산부(355)는, 승산부(350)의 출력값과, 건물 설비의 축적 전기 에너지를 이용하여 낮출 수 있는 피크 전력량을 나타내는 바이어스 값(편차값)을 합산하여 상기 에너지 사용 지침 데이터를 출력할 수 있다.The summing unit 355 sums up the output value of the multiplier 350 and the bias value (deviation value) indicating the peak power amount that can be lowered by using the accumulated electric energy of the building equipment, and outputs the energy use instruction data have.

도 13은 도 12에 대응하는 기능 블록도이다. 즉, 도 13은 도 4에 대응하는 도면일 수 있다.13 is a functional block diagram corresponding to Fig. That is, Fig. 13 may correspond to Fig.

도 13 및 도 12를 참조하면, Estimator(추정기)는 도 12의 수요 예측부(310) 및 지침부(340)를 포함할 수 있다. Estimator에 포함된 LS-SVR은 도 12의 서포트 벡터 머신부(315)에 대응(해당)하는 Least-square Support Vector Machine으로서, 회귀 분석을 통한 예측을 수행하는 구성요소이다. c 및 sigma는 회귀 분석 기법인 LS-SVR의 튜닝 파라미터(Tuning parameter)이다. E_k(또는 E(t-w(k)))는 LS-SVR에 입력되는 과거 데이터(historical Data)로서, 현재를 기점으로 동일 요일의 과거 k번째 이전 주의 전력 소비량(전력 사용량)일 수 있다.13 and 12, the estimator may include the demand predicting unit 310 and the guidance unit 340 of FIG. The LS-SVR included in the estimator is a Least-square Support Vector Machine corresponding to (corresponding to) the support vector machine unit 315 in FIG. 12, and is a component for performing prediction through regression analysis. c and sigma are the tuning parameters of the LS-SVR regression technique. E_k (or E (t-w (k)) is historical data input to the LS-SVR and may be the power consumption (power consumption) of the previous k-th previous week of the current day.

LS-SVR는 과거 전력 소비량(E_k)을 이용하여 미래 전력소비량(EP(t), EP(t-w(1))를 예측할 수 있다. EP(t)는 현재 해당 요일의 LS-SVR을 통해 예측된 전력 소비량이고, EP(t-w(k))는 현재를 기점으로 동일 요일의 과거 k번째 이전 주의 LS-SVR을 통해 예측된 전력 소비량일 수 있다.The LS-SVR can predict the future power consumption (EP (t), EP (tw (1)) using the past power consumption (E_k) (Tw (k)) may be the power consumption predicted over the LS-SVR of the previous kth previous week of the same day from the present.

LS-SVR는 과거 데이터(E_k)를 이용하여 각각의 요일 별 특성을 고려한 개별적 모델로 구성함으로써, 1주 단위의 요일 별 데이터를 이용하여 회귀분석(regression)할 수 있다. 기본적으로 지난 4주간의 동일 요일 별 데이터를 사용하도록 구성할 수 있으며, 시뮬레이션 결과 Training Data(학습 데이터)의 기간이 그 이상으로 늘어나게 되면, 더 안 좋은 Performance(성능)를 나타낼 수 있으므로 4주로 구성할 수도 있다.The LS-SVR can be regression-regulated by using weekly data for each week by constructing an individual model considering characteristics of each day by using past data (E_k). Basically, it can be configured to use the same weekly data for the last 4 weeks. If the simulation result shows that the training data is longer than the period, the performance will be worse. It is possible.

LS-SVR는 E(t-w(5)), E(t-w(4)), E(t-w(3)), 및 E(t-w(2))의 전력소비량 데이터를 이용하여, EP(t-w(1))인 지난주 전력 소비량을 예측할 수 있다. EP(t-w(1))는 다음 단계의 도 12에 도시된 모델 업데이트부(335)에 대응하는 Model Updater에서 사용된다. 또한 LS-SVR는 E(t-w(4)), E(t-w(3)), E(t-w(2)), 및 E(t-w(1))의 전력소비량 데이터를 이용하여, EP(t)인 미래의 특정일(Target Day(목표일)) 전력 소비량을 예측할 수 있다. EP(t)는 온도변화에 최적화된 모델(Model)인 Estimator에 포함된 다이내믹 모델(Dynamic Model)과 종합하여 사용될 수 있다.The LS-SVR uses the power consumption data of E (tw (5)), E (tw (4)), E (tw (3) ) Last week. EP (t-w (1)) is used in the Model Updater corresponding to the model update unit 335 shown in Fig. 12 in the next step. The LS-SVR also uses the power consumption data of E (tw (4)), E (tw (3)), E (tw (2) You can predict the future specific day (Target Day) power consumption. EP (t) can be used in combination with the dynamic model included in Estimator which is a model optimized for temperature change.

상기 LS-SVR(최소 자승법)에 대하여 설명하면 다음과 같다.The LS-SVR (least square method) will be described as follows.

support vector machine(SVM)는 신경망을 학습시키는 더 나은 알고리즘으로서, 이진 분류 문제에서 두 클래스를 분류하는 아래의 [수학식 1]을 만족하는 초평면(Hyper plane 또는 maximum-margin hyperplane 또는 최적의 분리 경계면 또는 결정경계(decision boundary))을 찾는 알고리즘이다. 초평면의 제약조건(constraint)은 아래의 [수학식 2]와 같다.The support vector machine (SVM) is a better algorithm for learning neural networks. It is a hyperplane or maximum-margin hyperplane satisfying the following equation (1) for classifying two classes in the binary classification problem, Decision boundaries). The constraint of the hyperplane is expressed by Equation (2) below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 2]에서 선형함수(선형 판별함수)인 y = <w, x> + b = f(x)일 수 있다.Y = <w, x> + b = f (x), which is a linear function (linear discriminant function)

[수학식 1]은 다음의 [수학식 3]과 같은 최적분리면(Optimal Separating Hyper plane) 문제 또는 다음의 [수학식 4]와 같은 벌점항을 가지는 목적함수의 최적화 문제로 표현할 수 있다.Equation (1) can be expressed as an optimization problem of an objective function having an optimal separation plane (Hyperplane) as in the following Equation (3) or a penalty term as in Equation (4).

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure pat00003
Figure pat00003

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 4]에서 C는 훈련오류와 벌점간의 상대적 크기를 조절하는 벌점항 모수 또는 비용계수(cost coefficient)이고,

Figure pat00005
는 슬랙(slack) 변수이다.In Equation (4), C is a penalty parameter or a cost coefficient for adjusting the relative size between the training error and the penalty point,
Figure pat00005
Is a slack variable.

[수학식 4]는 Support Vector Machine Regression(SVR)의 경우, 아래의 [수학식 5]로 표현될 수 있다.Equation (4) can be expressed by Equation (5) below in the case of Support Vector Machine Regression (SVR).

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 5]에서

Figure pat00007
는 슬랙(slack) 변수이고, [수학식 5]는 [수학식 3]의 최적화 문제를 풀기 위하여 오차(슬랙(slack) 변수)를 포함하는 식으로서 SVR에서의 최적화 문제에 대한 라그랑제(Lagrange) 함수로 언급될 수 있다.In Equation (5)
Figure pat00007
Is a slack variable and Equation (5) is an equation including an error (slack variable) to solve the optimization problem of Equation (3) as a Lagrange for optimization problem in SVR. Can be referred to as a function.

입력공간(input space)의 비선형 학습 데이터(training data)들은 Kernel 함수에 의한 사상(커널 함수에 의한 고차원의 공간으로의 사상)으로 특징공간(feature space)(고차원 공간)에서 선형의 최적 분리 면을 찾을 수 있다. 이를 함수근사에 응용한 것이 SVM for Regression(회귀)이며 SVR이라고 지칭할 수 있다. 부연하여 설명하면, [수학식 5]와 같은 선형 SVR를 비선형 함수로 확장하기 위하여 커널 함수(Kernel function)를 이용한다. 또한 [수학식 5]와 같은 최적화 문제는 쌍대 문제(dual problem)(쌍대 목적함수)로 바꾸어 고려할 경우 간단히 풀릴 수 있다. [수학식 5]를 쌍대 문제로 설정하면 다음의 [수학식 6]과 같다.The nonlinear training data of the input space are mapped to the kernel space by the kernel function and the optimal separation surface of the linear space in the feature space (high dimensional space) Can be found. It is SVM for Regression (regression) which is applied to the function approximation and can be called SVR. Describing in detail, a kernel function is used to extend the linear SVR as shown in Equation (5) to a nonlinear function. Also, the optimization problem as shown in Equation (5) can be solved simply by considering the dual problem (dual objective function). If Equation (5) is set as a pair problem, Equation (6) is obtained.

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

Figure pat00008
Figure pat00008

[수학식 6]은 Kernel Function이 적용된 라그랑지(Lagrange) 함수의 Dual Problem로 언급될 수 있고, [수학식 6]에서 k(xi, xj)는 커널 함수를 지시한다. 상기 커널함수는, 예를 들어, Polynomial Kernel function(

Figure pat00009
), Gauss Kernel Function(RBF Kernel Function)(
Figure pat00010
), 또는 Sigmoid kernel function(
Figure pat00011
)일 수 있다. [수학식 6]을 만족하는 초평면을 구하는 식인 f(x)가 LS-SVR의 출력값(예측값)일 수 있고, x가 과거 전력 소비량 데이터일 수 있고, 상기 f(x)의 상수항 b 값은 Karush-Kuhn-Tucker 경계 조건들을 이용하여 결정될 수 있다. 상기 초평면은 고차원의 공간에서 최대 마진(maximum margin)을 갖는 선형 분리 초평면(linear separating hyperplane)을 의미할 수 있다.Equation (6) can be referred to as a dual problem of a Lagrange function to which a kernel function is applied. In Equation (6), k (x i , x j ) indicates a kernel function. The kernel function may be, for example, the Polynomial Kernel function (
Figure pat00009
), Gauss Kernel Function (RBF Kernel Function)
Figure pat00010
), Or Sigmoid kernel function (
Figure pat00011
). (X) may be an output value (predicted value) of LS-SVR, x may be past power consumption amount data, and the constant b value of f (x) may be Karush -Kuhn-Tucker boundary conditions. The hyperplane may refer to a linear separating hyperplane having a maximum margin in a high dimensional space.

전력소비량은 기온(온도)의 변화와 밀접한 관계를 가지고 있다. 그러나 LS-SVR만을 가지고는 급격한 온도변화로 인해 발생하는 전력 소비량의 변화는 예측할 수 없기 때문에, 온도의 변화에 따른 전력소비량과의 관계를 찾아내고 이를 접목시키는 것이 다이내믹 모델(Dynamic Model)로 표시된 다이내믹 모델부(320)와 DEA#2로 표시된 모델 업데이부(335)에서 이루어진다.Power consumption is closely related to changes in temperature (temperature). However, since the change in power consumption due to a sudden temperature change can not be predicted only with the LS-SVR, it is necessary to find out the relationship with the power consumption according to the change in temperature and to combine it with the dynamics indicated by the dynamic model And is performed by the model unit 320 and the model updater 335 indicated by DEA # 2.

먼저, 온도와 전력소비량과의 관계를 수학적 기법을 이용해, 도 12의 다이내믹 모델부(320)의 dynamic model(Dynamics)을 갖는 1차 모델(Model)의 형태로 구현할 수 있다. 여기에서 실제 환경적 요인(온도)은 상황에 따라 전력소비량에 미치는 영향력이 변화하므로, 이에 모델(Model)의 동특성이 계속해서 변화하게 되는 가변적인 형태를 가지게 된다. 이러한 점을 해결하기 위하여 도 12의 모델 업데이트부(335)인 모델 업데이터(Model Updater)를 통하여 고정적 모델(Model)이 아닌, 가변적인 모델(Model)을 구현한다.First, the relationship between temperature and power consumption can be implemented in the form of a first-order model having a dynamic model (Dynamics) of the dynamic model unit 320 of FIG. 12 using a mathematical technique. Here, the actual environmental factor (temperature) varies depending on the situation, so that the dynamic characteristic of the model continuously changes. In order to solve this problem, a variable model, rather than a fixed model, is implemented through a model updater, which is a model update unit 335 of FIG.

LS-SVR에서 예측한 지난주 전력 소비량(EP(t-w(1)))과 실제 지난주 전력 소비량(실제 데이터인 E(t-w(1))) 사이의 오차(error)를 최소화하도록 만들어 주는 모델(Model)을 구현하여, 이를 금번 예측량에 반영될 수 있도록 적용한다. 이 오차를 최소화하도록 하기 위하여 Optimization Algorithm(최적화 알고리즘)인 DEA(Differential Evolution Algorithm) 방법을 이용하여 모델(Model)의 파라미터(Parameter)들을 최적화하도록 한다. Estimator내의 DEA는 Differential Evolution Algorithm으로 최적화 문제를 풀어주는 구성요소이다. T_k는 다이내믹 모델(dynamic model) 또는 모델 업데이터(model updater)에 입력되는 과거 건물 외부의 온도(외기 온도)로서, 현재를 기점으로 동일 요일의 과거 k번째 이전 주의 온도일 수 있다. 상기 T_k는 현재 또는 미래 특정일의 건물 외부의 온도(미래 특정일의 온도 예보 정보)를 포함할 수 있다.A model that minimizes the error between last week's power consumption (EP (tw (1)) predicted by LS-SVR and actual power consumption last week (E (tw (1) And apply it so that it can be reflected in this forecast amount. In order to minimize this error, the parameters of the model are optimized by using a differential evolution algorithm (DEA) method, which is an optimization algorithm. The DEA in the estimator is a component that solves the optimization problem with the Differential Evolution Algorithm. T_k is a temperature outside the building (outdoor temperature) input to a dynamic model or a model updater, and may be the temperature of the previous k-th previous week of the same day based on the current day. The T_k may include a temperature outside the building of the current or future specific day (temperature forecast information of the future specific day).

DEA(차분 진화 알고리즘)를 이용한 모델(Model)의 최적화 절차를 설명하면 다음과 같다.The optimization procedure of the model using DEA (differential evolution algorithm) will be described as follows.

첫 번째, 다른 날들에 비해 급격하게 발생되는 온도변화를 구하기 위하여, 이전 7일간의 온도 평균과 Target Day(목표일 또는 미래 특정일)의 온도 분포사이의 차이를 구하여 온도변화(temperature variation)를 구한다.First, in order to obtain a temperature change that occurs more rapidly than other days, obtain the temperature variation by calculating the difference between the temperature average of the previous 7 days and the temperature distribution of Target Day (target day or future specific day) .

두 번째, 동일한 이유로, 지난주 동일 요일로부터, 이전 7일간의 온도 평균과, 지난주 동일 요일(Target Day - 7일)의 온도 분포사이의 차이를 구하여 온도변화를 구한다.Second, for the same reason, the temperature change is obtained by calculating the difference between the temperature average of the previous 7 days and the temperature distribution of the same day of the previous week (Target Day - 7 days) from the same day of the last week.

세 번째, LS-SVR로 예측한 지난주 전력 소비량과 실제 지난주 전력 소비량과의 차이를 에러(Error)로 측정하여, 상기 측정된 에러(Error)와 상기 두 번째에서 구한 온도 변화량을 곱한 결과를 최소화하도록 하는, 1차 모델(Model)에서 a, b 파라미터(parameter)를 찾는다. Third, the difference between the last week's power consumption predicted by the LS-SVR and the actual last week power consumption is measured as an error, and the result of multiplying the measured error by the temperature change obtained from the second is minimized In the first model, a and b parameters are found.

네 번째, 상기 구현된 1차 모델(Model)을 상기 첫 번째 절차에서 구한 온도변화를 이용하여 지난주, 최적화된 Model을 목표일(target Day)의 온도변화에 적용한다.Fourth, the optimized first model is applied to the temperature change of the target day last week using the temperature change obtained in the first procedure.

다섯 번째, LS-SVR을 통하여 예측된 전력 소비 예측량(EP(t))과, 상기 구성된 1차 모델과 온도변화 사이의 관계를 종합하여 예측(Prediction) SVR과 모델(Model)이 합산된 결과인 최종 예측 전력 소비량(O_E_P)을 구한다.Fifth, the relationship between the predicted power consumption (EP (t)) estimated through LS-SVR and the relationship between the primary model and the temperature change is summarized and the result of the sum of the Prediction SVR and the model The final predicted power consumption (O_E_P) is obtained.

다이내믹 모델(dynamic model)의 최적화 절차를 부연하여 설명하면 다음과 같다.The optimization procedure of the dynamic model will be described in detail below.

목표일(Target Day) 1주일 전의 실제 전력량 데이터와, LS-SVR을 이용하여 예측한(-5주부터 -2주까지의 데이터를 바탕으로) 예측 전력량 사이의 차이(error)를 이용하여 다이내믹 모델(Dynamic Model)을 구할 수 있다. 다이내믹 모델(Dynamic Model)은 b/(as+1)의 형태로 구하여 질 수 있으며, 여기에서의 a 및 b 각각은 tau(시정수)와, Gain(이득)을 말한다. 즉, b 및 a 각각은 외부 온도와 전력 소비량 간의 전달 함수의 이득(Gain), 및 Dynamics(동태 모델, 동역학 모델)를 결정하는 파라미터(Parameter)일 수 있다.Using the difference between the actual power amount data of one week before the target day and the predicted power amount predicted using the LS-SVR (based on the data from -5 weeks to -2 weeks), the dynamic model (Dynamic Model) can be obtained. The dynamic model can be obtained in the form of b / (as + 1) where each of a and b is tau (time constant) and Gain (gain). That is, each of b and a may be a parameter that determines the gain (Gain) of the transfer function between the external temperature and the power consumption, and Dynamics (dynamic model, dynamic model).

다이내믹 모델(Dynamic Model)은 온도가 1℃ 변했을 경우 전력 소비량이 얼마나 변하게 되는가를 나타내며, 이는 다음의 [수학식 7]과 같이 구하여 진다. 다이내믹 모델(Dynamic Model)는 기준일(목표일)의 온도변화가 다른 날들에 비하여 급격하게 변화하는 정도에 대한 척도(factor)인 온도변화를 포함할 수 있다.The dynamic model shows how the power consumption changes when the temperature changes by 1 占 폚, and it is obtained as shown in the following Equation (7). The dynamic model may include a temperature change that is a factor for the degree to which the temperature change of the reference date (target date) changes abruptly compared to other days.

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

에러(Error) = (전력소비량 - 예측 전력소비량) × 미래 특정일 이전 7일에서의 온도변화량 = 미래 특정일에서의 온도변화 × 다이내믹 모델(Dynamic Model)Error = (power consumption - predicted power consumption) × temperature change in 7 days before the future specific date = temperature change in the future specific day × dynamic model

예측된 값과 실제 전력소비량 사이의 에러(Error)는 온도 변화(0시부터 24시 사이의 온도변화) 때문에 생긴 것이라고 가정하고, 위 수식에서 에러(Error)를 최소화하는 다이내믹 모델(Dynamic Model)을 구하게 된다.The error between the predicted value and the actual power consumption is assumed to be caused by a temperature change (temperature change between 0 and 24 hours), and a dynamic model that minimizes the error in the above equation .

다시 말해, 에러(Error)를 최소화하는 최적화 문제를 풀게 되는 데, 최적화 DEA(차분 진화 알고리즘)를 이용하여 Solution(해)을 구하며, 다이내믹 모델(Dynamic Model)의 파라미터(Parameter) a, b를 구하게 된다.In other words, solving the optimization problem that minimizes the error, we solve the solution by using the optimized DEA (Difference Evolution Algorithm) and obtain the parameters a and b of the dynamic model do.

이렇게 구해진 다이내믹 모델(Dynamic model)은 목표일(Target Day)에 사용되며, 목표일(Target Day)의 시간 단위 온도 예보와 다이내믹 모델(Dynamic model)을 이용하여 온도변화에 따른 전력소비량 변화량을 얻게 되고, SVR을 이용하여 구한 전력소비량(EP(t))과 더해져, LS-SVR로 구현된 전력소비량과 온도변화에 따른 모델(Model)이 합쳐진 값의 그래프가 얻어질 수 있다. 부연하여 설명하면, 다이내믹 모델(dynamic model)은 온도변화와 전력 소비량 사이의 관계를 이용하여 모델을 예측하는 모델 예측 제어(model predictive control)이다. 그리고 업데이터(updater)를 이용하여 에러(error)를 최소화시키는 파라미터를 적용하여 다이내믹 모델(dynamic model)를 최적화시킬 수 있다.The dynamic model thus obtained is used for the target day and the amount of change in the power consumption amount according to the temperature change is obtained using the time unit temperature forecast of the target day and the dynamic model , A graph of the sum of the power consumption realized by the LS-SVR and the model according to the temperature change can be obtained in addition to the power consumption amount EP (t) obtained using the SVR. In addition, the dynamic model is a model predictive control that predicts a model using the relationship between temperature change and power consumption. Then, the dynamic model can be optimized by applying an error minimizing parameter using an updater.

estimator의 출력(output)인 O_E_P는 현재 해당 요일의 LS-SVR과 온도변화에 따른 다이내믹 모델(Dynamic Model)을 종합하여 예측된 최종 예측 전력 소비량이고, 도 12의 지침부(340)에 해당하는 Indicator의 입력(Input)으로 사용될 수 있다. 도 13의 우측 상부에는 O_E_P의 그래프의 예가 도시되어 있다.O_E_P, which is the output of the estimator, is the predicted final predicted power consumption sum of the current day's LS-SVR and the dynamic model according to the temperature change, As shown in FIG. An example of a graph of O_E_P is shown in the upper right portion of FIG.

전술한 DEA(차분 진화 알고리즘)에 대하여 부연하여 설명하면 다음과 같다.The above-described DEA (difference evolution algorithm) will be described in detail below.

DEA는 최적화(Optimization) 기법의 하나로서, 원하는 목적에 부합하도록 주요 파라미터(parameter)들을 최적화하는 최적제어 알고리즘(algorithm)이다. DEA는 최적화(Optimization) 기법 중 가장 널리 쓰이는 GA(genetic algorithm)와 달리 개체들을 이진수로 인코딩하는 과정이 없고 모집단을 이루는 개체들을 벡터들로 표현하여 이들의 산술적 연산을 통해 새로운 개체들을 생성한다. 즉, DEA는 GA보다 쉽게 구현이 가능하며 적은 수의 제어인자로 최적화 과정을 조절할 수 있다.DEA is an optimization technique that is an optimal control algorithm that optimizes key parameters to meet desired objectives. DEA differs from GA (genetic algorithm), which is one of the most widely used optimization techniques, because it does not encode entities into binary numbers and expresses the individuals constituting the population as vectors and generates new entities through their arithmetic operations. In other words, DEA is easier to implement than GA and can control the optimization process with fewer control factors.

도 12의 서포트 벡터 머신 업데이트부(330)인 LS-SVR updater는 LS-SVR을 이용하여 예측(prediction)함에 있어서 가장 중요한 파라미터(parameter)인 C 및 Sigma(σ)를 최적화하여 최고의 성능을 보이는 예측(prediction) 값이 되도록 업데이트(update)하는 구성요소(part)이다. 상기 C 및 σ는 SVM 파라미터로서, C는 비용 계수이고, σ는, SVM를 학습시키는 데 필요한 커널함수인 가우시안 방사기저함수(radial basis function)(RBF 커널 함수)에서 RBF 함수의 대역폭(bandwidth)(또는 kernel parameter)일 수 있다.The LS-SVR updater, which is the support vector machine update unit 330 of FIG. 12, optimizes C and Sigma (?), Which are the most important parameters in predicting using LS-SVR, and updates the prediction value to be a prediction value. Where C and sigma are SVM parameters, C is a cost coefficient, and sigma is a bandwidth function of the RBF function in a Gaussian radiator low function (RBF kernel function), which is a kernel function required to learn SVM Or kernel parameter).

LS-SVR Updater의 동작은 매 시간, 현재 전력 소비량이 계측된 후 이뤄지며 최적화에 사용된 알고리즘은 DEA(Differential Evolution Algorithm)이다. LS-SVR Updater에 입력(input)되는 E_T는 현재 해당 요일의 전력 소비량이다.The operation of the LS-SVR Updater is performed after the current power consumption is measured every hour, and the algorithm used for optimization is DEA (Differential Evolution Algorithm). E_T input to the LS-SVR Updater is the power consumption of the current day of the week.

매 시간마다 현재 전력 소비량이 계측되면 이미 예측된 전력 소비량과의 비교를 통해 오차를 계산하고 이를 통해 나온 RMS(root mean square) error 값을 최소화 하도록 C, Sigma의 파라미터 튜닝(parameter tuning)을 한다. 상기 RMS 에러값(RMSE)은 아래와 같은 수학식으로 계산된다.When the current power consumption is measured every hour, the error is calculated by comparing with the predicted power consumption, and parameter tuning of C, Sigma is performed to minimize the RMS (root mean square) error value derived from the error. The RMS error value (RMSE) is calculated by the following equation.

Figure pat00012
Figure pat00012

파라미터 튜닝(parameter tuning)이 이뤄지면 현재 시간까지 계측된 전력 소비량과 가장 유사한 예측(prediction) 값이 새로 산출이 되고 이는 이후 시간의 예측(prediction)에 있어서 좀 더 목표일(target day)의 전력 소비량과 가까운 모습을 띄게 된다.When the parameter tuning is performed, a prediction value that is the most similar to the measured power consumption until the current time is newly calculated. This is because the target power consumption As shown in Fig.

부연하여 설명하면, LS-SVR Updater를 이용하여, 오차(Error)를 최소화시키는 파라미터(Parameter)를 추출하여 사용한다. 즉, 본 발명에서는 LS-SVR로 구현된 전력소비량과, 온도변화에 따른 모델과, 실제 전력소비 데이터와의 오차(Error)를 최소화하도록 LS-SVR의 파라미터(Parameter)인 σ, C를 최적화하여 적용할 수 있다.In more detail, the LS-SVR Updater is used to extract and use parameters that minimize the error. That is, in the present invention, the parameters σ and C of the LS-SVR are optimized to minimize the error between the power consumption realized by the LS-SVR, the model according to the temperature change, and the actual power consumption data Can be applied.

도 12의 지침부(340)에 대응하는 indicator에 포함된 기능 블락(구성요소)을 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The function blocks (constituent elements) included in the indicator corresponding to the instruction unit 340 of FIG. 12 will be described with reference to FIG.

가중치(Weight) W는 SR-Index Reference의 조율을 위한 사용자 튜닝 파라미터(사용자 정의 tuning parameter)로서, SR-Index의 Reference에 실시간 가격 경향 및 상태를 반영하기 위한 가중치 파라미터(Parameter)이다. Weight(W)의 값(Value)는 SR-Index의 Reference에 반영되는 값으로 KPI(Key Performance Indicator, 에너지 주요성과 지표) 등 지표 관리(Management) 등의 변수로 활용될 수 있다.The weight W is a user-defined tuning parameter for tuning the SR-Index Reference, and is a weight parameter for reflecting the real-time price trend and state in the SR-Index reference. The value of Weight (W) is a value reflected in the reference of SR-Index. It can be used as variables such as KPI (Key Performance Indicator).

바이어스(Bias) B는 SR-Index Reference의 조율을 위한 사용자 튜닝 파라미터(Tuning Parameter)로서, 실시간 가격(price, 실시간 전력요금)이 고려된 결과에 바이어스(Bias)를 적용해 줌으로써, SR-Index Reference의 전체적인 레벨(Level)을 조율하는 파라미터(Parameter)이다. Estimator를 적용할 대상의 “가용 가능한 축적된 에너지(Energy) 량”과 이를 이용해 낮출 수 있는 “피크(Peak) 전력의 총량”을 고려하여 바이어스(Bias) 값을 조정(Tuning)할 수 있다. Bias(B)는 각 국사(지역국)마다 “가용 가능한 축적된 에너지 량(빙축열(빙축기), 축전지 등)”의 값을 가지고 피크(Peak) 전력을 낮추어 최적화를 위한 변수로 활용될 수 있다.Bias B is a user tuning parameter for tuning the SR-Index Reference. By applying bias to the result of considering the real-time price, the SR-Index Reference (Level) of the &lt; / RTI &gt; The bias value can be tuned by taking into account the amount of "available accumulated energy" of the object to which the estimator is applied and the total amount of "peak power" that can be lowered by using the accumulated energy amount. Bias (B) can be used as a parameter for optimization by lowering the peak power with the value of "the amount of accumulated energy available (ice storage capacity, battery, etc.)" for each national station.

즉, 가중치(W) 및 바이어스(B)는 Estimator의 조정(tuning) 파라미터(parameter)들로서, SR-Index Reference 결과값을 조정(tuning)할 수 있다. Weight(W) 및 Bias(B)는 국사마다 다르며 최적화를 위한 기초 데이터를 최기(최적기)에 조정(tuning)하여 정하고 KPI 지표 등에 따라 값(value)을 조정하여 사용할 수 있다. 상기 조정 파라미터(Tuning Parameter) W, B는 앞으로 도출될 Indicator (기대 소비 전력 곡선)를 통해 자동으로 변경되도록 설계할 수 있다.That is, the weight W and the bias B may be tuning parameters of the estimator to adjust the SR-Index Reference result value. Weight (W) and Bias (B) vary from country to country and can be used by adjusting the basic data for optimization to the optimum (optimum) and adjusting the value according to the KPI index. The tuning parameters W and B can be designed to be automatically changed through an indicator (expected power consumption curve) to be derived in the future.

결론적으로, 지침부(340)에 의해 출력되는 값(O_SRIR)은 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다.Consequently, the value O_SRIR output by the instruction unit 340 can be expressed by the following equation.

W(가중치)×(실시간가격)*(1/24)*(1일 최종 예측전력 소비량)+B(바이어스)W (weighted) × (real-time price) * (1/24) * (final predicted power consumption per day) + B (bias)

상기 O_SRIR는 현재(또는 미래 특정일의) SR-Index의 Reference, 즉 SR-Index의 정상 상태 레벨(level)을 지시하고, 상기 레벨의 단위는 예를 들어 KW또는 KWh일 수 있다. 도 13의 우측 하부에는 O_SRIR의 그래프의 예가 도시되어 있다.The O_SRIR indicates a reference level of the current (or future specific) SR-Index, that is, a steady state level of the SR-Index, and the unit of the level may be, for example, KW or KWh. An example of a graph of O_SRIR is shown in the lower right portion of FIG.

전술한 본 발명은 도 9에 도시된 스마트 에너지 관리 시스템(SEMS: Smart Energy Management System)에 적용될 수 있다. SEMS는 LS-SVR을 포함하는 알고리즘을 통해 에너지의 사용 정보를 예측하고 최적사용을 위한 지침을 마련하고 제어명령을 만드는 중앙 관리 시스템이다.The above-described present invention can be applied to the Smart Energy Management System (SEMS) shown in FIG. SEMS is a centralized management system that predicts usage information of energy through algorithms including LS-SVR, creates guidelines for optimal use, and generates control commands.

도 9의 통신용 전력에너지 관리 시스템(EEMS: Electric Energy Management System)은 수, 배전, 변전시스템 등과 안정된 전원의 공급을 요하는 통신용 수,배전 및 전원공급 설비를 관리하는 시스템이고, 도 9의 건물에너지 관리시스템(BAS: Building Automation System)은 HVAC(냉난방 공조 설비) 등 기존 건물설비 관리 시스템의 지능화한 시스템이다.The electric power management system for communication (EEMS) in Fig. 9 is a system for managing communication water, power distribution and power supply facilities requiring supply of water, power distribution, The Building Automation System (BAS) is an intelligent system for existing building facility management systems such as HVAC (HVAC).

스마트 에너지 관리 시스템(SEMS)은, 과거 전력사용량 및 기상예보, 현재 온도, 및 특정일자 등의 정보로 회귀분석을 통해 해당일의 전력 수요예측을 수행하고, 지난 1년간의 전력데이터를 분석하여 SR-Index(Level) ± 1~4의 9단계를 결정할 수 있다. 스마트 에너지 관리 시스템(SEMS)은, SR-Index(Index(지수 또는 레벨), Step, Predictor, Indicator)를 EEMS 및 BAS로 통보하고, EEMS 및 BAS는 SR-Index에 따라 최적화 제어를 수행할 수 있다.The Smart Energy Management System (SEMS) performs power demand forecasting for the day through regression analysis with information such as past power usage, weather forecast, current temperature, and specific date, -Index (Level) It is possible to determine 9 steps of ± 1 ~ 4. Smart Energy Management System (SEMS) notifies EEMS and BAS of the SR-Index (Index (index or level), Step, Predictor, Indicator) and EEMS and BAS can perform optimization control according to SR-Index .

도 14는 도 12의 지침부(340)의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.Fig. 14 is a view for explaining another embodiment of the guidance unit 340 in Fig.

도 14를 참조하면, 입력(input) 정보인 O_E_P는 도 13의 Estimator를 통해 도출한 목표일(Target Day)의 예측 전력 수요량(소비량)(O_E_P)이고 단위는 15분 단위의 KWh일 수 있다.Referring to FIG. 14, input information O_E_P is a predicted power demand (consumption amount) O_E_P of a target day derived through the estimator of FIG. 13, and the unit may be KWh in units of 15 minutes.

입력정보인 Object_E는 목표 전력량(사용 전력량)으로서 빌딩(건물) 내 충전 설비를 통해 축적 가능한 전력량 이하 값으로 설정되고 단위는 KWh일 수 있다. 입력 정보인 Accuracy는 관리 시스템을 통한 설비 제어 시 전력량 정밀도이다.The input information Object_E is set as a target power amount (used power amount) to a value equal to or less than the amount of power that can be accumulated through a charging facility in a building (building), and the unit may be KWh. The input information, Accuracy, is the power quantity accuracy when controlling the facility through the management system.

입력정보인 p_price는 목표일(Target Day)의 시간별 전기요금으로서, 목표일(Target Day)의 15분 간격 시간별 전력요금(실시간 전력요금)이고 단위는 (원)일 수 있다.The input information p_price is the hourly electricity rate of the target day, the electricity rate (real-time electricity rate) per 15 minutes interval of the target day (target day), and the unit may be (won).

입력정보인 모드(mode) 정보는 최적 모드(mode) 결정 정보로서 목표일(Target Day)의 전력 수요 예측 값(O_E_P)이 SR-Index의 Level 4를 초과하면 mode 1(최대 전력 수요량 최소화 mode)이고, 넘지 않으면 mode 0(전력량 요금 최소화 Mode)이다.The mode information, which is input information, is mode decision information. When the power demand forecast value O_E_P of the target day exceeds the level 4 of the SR-Index, the mode information is mode 1 (maximum power demand minimization mode) , And mode 0 (mode of minimizing the electricity charge) if it is not exceeded.

입력정보인 버프(Buf) 정보는 사용 전력량(Object_E) 대비 저장량 비율(%)로, 저장효율 등을 반영하고, 상황의 불확실성 또는 예상치 못한 순간적인 사용으로 인해 발생할 수 있는 손실량에 대비하기 위한 버퍼(Buffer) 정보일 수 있다.The buffer information (Buf), which is input information, is a buffer (%) to reflect the storage efficiency and the like, and to prepare for the loss due to the uncertainty of the situation or the unexpected instantaneous use Buffer information.

출력부를 통한 출력(output) 정보인 Indicator_out은 목표일에서 00시~24시의 최적 전력 수요량으로, 동시에 해당 일의 SR-Index로 활용되며, 이 결과는 매일 00시에 도출될 수 있다.Indicator_out, which is output information through the output unit, is used as the SR-Index of the day at the same time as the optimum power demand amount from 00:00 to 24:00 on the target day, and the result can be derived at 00:00 every day.

지침부(340)에 해당하는 indicator에 포함된 최대 전력 수요량 최소화 계산부(calculation)(410)는, 입력부(405)를 통해 입력된 O_E_P, Object_E, Accuracy, 및 p_price 정보를 수신(분석)하여 목표일의 전력 수요 예측값이 SR-index의 레벨(level) 4를 초과하면 건물 설비의 최대 전력이 SR-index의 level 4이하로 되도록 하는 건물 설비들의 사용 지침(사용 패턴)을 생성할 수 있다. 즉, 최대 전력 수요량 최소화 계산부는 최대 피크 억제를 목표로 하는 최대 전력 수요량 최소화 Mode 1을 위한 사용 지침(Indicator)을 생성할 수 있다.The maximum power demand minimization calculation unit 410 included in the indicator corresponding to the instruction unit 340 receives (analyzes) the O_E_P, Object_E, Accuracy, and p_price information input through the input unit 405, If the forecasted power demand of the work exceeds the level 4 of the SR-index, the usage guidelines (usage pattern) of the building facilities can be generated so that the maximum power of the building equipment is below the level 4 of the SR-index. That is, the calculation unit for minimizing the maximum power demand can generate an indicator for the mode 1 that minimizes the maximum power demand aiming at the maximum peak suppression.

지침부(340)에 해당하는 indicator에 포함된 전력량 요금 최소화 계산부(415)는, 입력된 O_E_P, Object_E, Accuracy, 및 p_price 정보를 수신하여 목표일의 전력 수요 예측값이 SR-index의 레벨(level) 4 미만(이하)이면 건물 설비의 전력 요금이 최소가 되도록 하는 건물 설비들의 사용 지침을 생성할 수 있다. 즉, 전력량 요금 최소화 계산부는 비싼 구간에 저장된 에너지를 사용하는 전력량 요금 최소화 Mode 0을 위한 사용지침(Indicator)을 생성할 수 있다.The power amount fee minimization calculation unit 415 included in the indicator corresponding to the instruction unit 340 receives the inputted O_E_P, Object_E, Accuracy, and p_price information so that the predicted power demand value of the target day is the level ) Less than 4 (less than) can generate usage instructions for building equipment to minimize power charges for building equipment. That is, the calculation unit for minimizing the amount of electricity charges can generate an indicator for the mode 0 that minimizes the amount of electricity using the energy stored in the expensive period.

상기 모드(mode) 정보에 의해, 상기 최대 전력 수요량 최소화 계산부의 출력값 및 상기 전력량 요금 최소화 계산부의 출력값 중 어느 하나가 선택되어 출력 정보인 Indicator_out으로 출력될 수 있다.According to the mode information, any one of the output value of the maximum power demand minimization calculation unit and the output value of the power amount charge minimization calculation unit may be selected and output as Indicator_out which is output information.

지침부(340)에 해당하는 indicator에 포함된 전력 저장 효율 최대화 계산부(420)는, 입력된 O_E_P, Object_E, Accuracy, 및 p_price 정보를 수신하여 전력 저장 설비의 저장 효율(충전 효율)을 최대화 할 수 있는 조건(예, 온도)을 계산하여 출력할 수 있다. 상기 출력값은 목표 전력량 대비 저장율 비율과 함께 출력 정보인 Indicator_out으로 출력될 수 있다.The power storage efficiency maximization calculation unit 420 included in the indicator corresponding to the instruction unit 340 receives the input O_E_P, Object_E, Accuracy, and p_price information to maximize the storage efficiency (charge efficiency) of the power storage facility (Eg, temperature) can be calculated and output. The output value may be output as Indicator_out which is output information together with a storage ratio ratio to the target power amount.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 에너지 소비 지침 생성 방법을 설명하기 위한 블록도일 수 있다. 상기 지능형 에너지 소비 지침 생성 방법은 건물 에너지 소비지침 생성장치(indicator)(400)에 적용되고, 건물 에너지 소비지침 생성장치(indicator)(400)는, 입력부(MUX)(405), 소비량 최소화 모드부(mode unit)(최대 전력 수요량 최소화 calculation)(410), 요금 최소화 모드부(전력량 요금 최소화 calculation)(415), 전력 저장 효율 최대화 계산부(420), 선택부, 및 출력부(MUX)를 포함할 수 있다.FIG. 14 is a block diagram illustrating a method of generating an intelligent energy consumption guidance according to an embodiment of the present invention. The intelligent energy consumption guideline generation method is applied to a building energy consumption guideline generating indicator 400 and the building energy consumption guideline generating indicator 400 includes an input unit (MUX) 405, a mode selection unit 410, a charge minimization calculation unit 415, a power storage efficiency maximization calculation unit 420, a selection unit, and an output unit MUX can do.

도 15는 도 12의 지침부(340)의 출력값을 이용하는 SR-Index 제어방법의 실시예를 설명하는 도면이다.FIG. 15 is a view for explaining an embodiment of the SR-Index control method using the output value of the guidance unit 340 of FIG.

도 15를 참조하면, 도 15의 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 미래 특정일의 전력 소비량을 예측한 결과 건물설비에 대한 분산 제어가 필요한 경우(예를 들어, 건물설비의 예측 전력 소비량이 레벨(level) 4 이하이고 건물 설비의 전력 요금을 최소로 할 필요가 있는 경우)로 사용지침이 정해진 경우, 건물 설비의 전력 사용지침 생성장치(300)에 포함된 indicator는 상기 사용지침에 따라 건물 설비의 SR-Index 제어대상에 대해 SR-Index 제어를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 15, as shown in the left drawing of FIG. 15, when it is necessary to perform distributed control for a building facility as a result of predicting a power consumption amount of a future specific day (for example, level) of 4 or less and the power charges of the building facility need to be minimized), the indicators included in the power usage guidance generating apparatus 300 of the building facility may be used as the indicators of the building facilities SR-Index The SR-Index control can be performed on the control target.

상기 레벨 4는, 건물 설비에서의 당일 피크 전력 결정 방법(또는 Golden Pointing Algorithm)에 의해, 결정될 수 있다. 레벨 4(기준 피크 전력량)는, 상기 미래 특정일 이전의 특정 기간 동안의 상기 건물설비에서의 일별 전력 소비량 데이터에 대하여 전력비용 기반 및 전력량 기반의 절감 요소를 반영하여 상기 건물설비에서의 전력 사용량 절감 곡선(전력 사용량 절감 값)을 산출하고, 상기 전력 사용량 절감 값에 대하여 기본요금 절감 요소, 발전비용 요소, 및 전력요금 절감요소(사용요금 절감요소)를 반영하여 상기 건물설비에서의 총 에너지 비용 곡선을 산출하고 상기 총 에너지 비용 곡선을 이용하는 것에 의해 결정될 수 있다. 상기 전력비용 기반의 절감 요소는 도 10의 우측 하부에 도시된 분산 제어(indicate) 등에 의한 전력비용의 절감을 의미할 수 있고, 상기 전력량 기반의 절감 요소는 행위기반 스케줄링 제어 또는 상, 중, 하 저수조 패턴 스케줄링 제어와 같은 패턴 제어 등에 의한 전력량의 절감을 의미할 수 있다.The level 4 can be determined by a day peak power determination method (or Golden Pointing Algorithm) in a building facility. The level 4 (the reference peak power amount) is calculated by taking into consideration the power cost based and the power amount based reduction factors for the daily power consumption data in the building facility for a specific period before the future specific day, Calculating a total energy cost curve in the building facility by calculating a curve (power consumption reduction value) and reflecting the basic rate reduction factor, the generation cost factor, and the electricity rate reduction factor And using the total energy cost curve. The power cost based reduction factor may mean a reduction of power cost by means of a dispersion indication or the like shown in the lower right part of FIG. 10, and the reduction factor based on the power amount may be behavior based scheduling control or upper, It can mean reduction of electric power by pattern control such as water tank pattern scheduling control.

상기 총 에너지 비용 곡선을 이용하여 기준 피크 전력을 결정하는 방법은, 상기 전력 사용량 절감 곡선을 이용하여(전력 사용량 절감 곡선에 나타나는 일별 전력 사용량, 또는 피크 전력량을 이용하여) 상기 건물설비에서의 기본 요금 절감 곡선을 산출하고, 상기 기본 요금 절감 곡선을 이용하여 기본 요금 절감을 위해 동작하는 발전기의 일별 발전량에 따라 결정되는 건물설비에서의 발전 비용 곡선을 산출하고, 상기 발전 비용 곡선을 이용하여 상기 일별 전력 사용량 및 상기 일별 발전량에 따라 결정되는 상기 건물설비에서의 사용 요금 절감 곡선을 산출하고, 상기 기본 요금 절감 곡선, 발전 비용 곡선, 및 사용 요금 절감 곡선을 이용하여(예, 상기 기본 요금 절감 곡선, 발전 비용 곡선, 및 사용 요금 절감 곡선의 합으로부터) 상기 미래 특정일에서의 기준 피크 전력량을 결정하는 방법일 수 있다. 상기 발전 비용은 발전기의 동작 시간에 따른 유류 소모량 및 유류 단가에 따라 결정되는 비용을 의미할 수 있다.The method of determining the reference peak power using the total energy cost curve may comprise calculating the base peak power in the building facility using the power usage reduction curve (using the daily power usage or the peak power amount indicated in the power usage reduction curve) Calculating a power generation cost curve at a building facility determined based on a daily power generation amount of a generator that operates to reduce the base rate using the basic charge saving curve, And calculating a usage charge reduction curve in the building facility, the usage charge reduction curve being determined according to the amount of usage and the daily generation amount, and using the basic charge reduction curve, the generation cost curve, and the usage charge reduction curve Cost curve, and usage charge reduction curve) at the future specific day It can be a process for determining a peak power basis. The power generation cost may mean a cost determined by the amount of oil consumption and the unit price of oil according to the operation time of the generator.

상기 기본 요금 절감 곡선, 발전 비용 곡선, 및 사용 요금 절감 곡선을 이용하여 상기 미래 특정일에서의 기준 피크 전력량을 결정하는 방법은, 상기 기본 요금 감소 곡선, 발전 비용 곡선, 및 사용 요금 절감 곡선을 이용하여 건물설비에서의 총 에너지 비용 곡선을 산출하고, 상기 총 에너지 비용 곡선 상의 최소 에너지 비용에 대응하는 전력값을 상기 기준 피크 전력량으로 결정하는 방법일 수 있다.A method for determining a reference peak power amount at a future future date using the base charge reduction curve, the electricity generation cost curve, and the usage charge reduction curve may comprise: using the base charge reduction curve, the electricity generation cost curve, Calculating a total energy cost curve in the building facility and determining a power value corresponding to the minimum energy cost on the total energy cost curve as the reference peak power amount.

상기 기본 요금 절감 곡선은 상기 특정 기간 동안의 일별 전력 사용량의 감소에 따른 기본 요금 변화량에 대한 곡선일 수 있고, 상기 발전 비용 곡선은 상기 특정 기간 동안의 일별 발전량에 따른 발전기 유류비 변화량에 대한 곡선(특정 기간 동안의 일별 전력 사용량의 감소에 따른 발전기의 비용 변화량에 대한 곡선)일 수 있고, 상기 사용 요금 절감 곡선은 상기 특정 기간 동안의 일별 발전비용 변화량에 따른 사용 요금 변화량에 대한 곡선(특정기간 동안의 일별 전력 사용량에 대응되는 사용요금과 발전비용의 차이값을 이용하여 특정기간 동안의 일별 전력 사용량에 따른 사용 요금 변화량에 대한 곡선)일 수 있다. 상기 특정 기간은 상기 미래 특정일을 기준으로 1년 이전일 수 있다.The basic charge saving curve may be a curve for a basic charge change amount according to a decrease in the daily electric power consumption during the specific period, and the electric power generation cost curve may be a curve for the generator fuel oil change amount according to the daily electricity generation amount during the specific period The curve for the change in the cost of the generator due to the decrease in the daily power consumption during the period, and the curve for the usage charge reduction is a curve for the change in the usage charge according to the variation in the daily power generation cost during the specific period A curve for the amount of change in the usage charge according to the daily power consumption for a specific period using the difference between the usage fee corresponding to the daily power consumption and the generation cost). The specific period may be one year prior to the future specific date.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 당일 피크 전력 결정 방법은, 당일(미래 특정일)을 기준으로 미리 결정된 기간(예, 당일을 기준으로 1년 전의 일로부터 당일 전의 기간) 동안의 피크 전력 감소에 따른 기본 요금 절감 곡선(기본요금 절감값)을 산출하고, 상기 미리 결정된 기간 동안의 피크 전력 감소에 따른 사용 요금 절감 곡선(상기 미리 결정된 기간 동안의 피크 전력 감소에 따라 절감된 전력량에 의한 사용 요금 감소분으로 도출된 사용 요금 절감 곡선)을 산출하고, 상기 미리 결정된 기간 동안의 피크 전력 감소를 위해 동작하는 상기 건물에 구비된 적어도 하나 이상의 발전기에 의해 발생하는 발전 비용 곡선을 산출하고, 상기 기본 요금 절감 곡선, 상기 사용 요금 절감 곡선, 및 상기 발전 비용 곡선의 합으로부터 건물 에너지 비용 곡선을 산출하고, 상기 건물 에너지 비용 곡선의 최소값에 대응하는 전력값을 상기 당일 피크 전력으로 결정할 수 있다. 상기 당일 피크 전력이 레벨 4에 해당하는 전력일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the method of determining the peak power on the same day is a method of determining a peak power reduction during a predetermined period (for example, from a day before to one day before a day on the same day) Calculating a base charge reduction curve (a base charge reduction value) according to the peak power reduction curve according to the peak power reduction during the predetermined period, Calculating a power generation cost curve generated by at least one or more generators provided in the building operating to reduce peak power for the predetermined period of time, Obtain a building energy cost curve from the curve, the utilization rate reduction curve, and the power generation cost curve sum , And the power value corresponding to the minimum value of the energy cost of building the curve can be determined by the day of peak power. The peak power on the same day may be a power corresponding to level 4.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 에너지 소비 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining an intelligent energy consumption predicting method according to another embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 빌딩의 전력 사용 관리 및 분배 효율성 극대화를 위한 건물 에너지 소비 예측 장치(500)는, 최소 자승 서포트 벡터 머신부(LS-SVR Part)(502) 및 보상부(Compensator Part)(504)를 포함한다. 상기 지능형 에너지 소비 예측 방법은 상기 건물 에너지 소비 예측 장치에 적용될 수 있고, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 수요 예측부(310)의 동작(작용 또는 구성)과 유사한 동작을 수행할 수 있다.16, a building energy consumption predicting apparatus 500 for managing power usage and maximizing distribution efficiency of a building includes a least square support vector machine unit (LS-SVR Part) 502 and a compensator part 504). The intelligent energy consumption predicting method may be applied to the building energy consumption predicting apparatus and may perform an operation similar to the operation (operation or configuration) of the demand predicting unit 310 described with reference to Figs. 12 and 13.

최소 자승 서포트 벡터 머신부(LS-SVR Part)(502)는 건물 에너지 소비 예측 장치의 1차 예측 모델을 구하는 데 사용될 수 있고, 과거의 전력사용량과 최근의 전력 사용량을 이용해 전력 사용량에 대한 1차 예측 모델을 도출하는 기능을 수행할 수 있다. 지능형 에너지 소비 예측 방법에 있어서 LS-SVR 예측 모델 구성의 오차의 정도를 나타내는 중요한 영향을 주는 페널티(Penalty) 상수 감마(

Figure pat00013
)와 Kernel 함수로 사용된 Gaussian Function의 Width Parameter인 σ의 조정(tuning) 절차가 필요할 수 있다. 상기 감마(
Figure pat00014
)는 전술한 비용계수(C)의 1/2일 수 있다.The least squares support vector machine part (LS-SVR Part) 502 can be used to obtain a first-order prediction model of a building energy consumption predicting device, and it can calculate the first- A function of deriving a prediction model can be performed. In the intelligent energy consumption forecasting method, the penalty constant gamma (), which has an important influence on the degree of error of the LS-SVR prediction model construction
Figure pat00013
) And the tuning procedure of the Width parameter of the Gaussian function used in the kernel function may be necessary. The gamma (
Figure pat00014
) May be 1/2 of the cost coefficient C described above.

상기 파라미터 조정(tuning) 절차에 유전 알고리즘(GA), DEA, IA(Immune algorithm), PSO(Particle swarm optimization), 유전기법(차분진화 알고리즘의 일종)일 수 있는 실수코딩유전 및 황금분할탐색 알고리즘(GSS-RCGA, 또는 황금분할탐색 및 실수코딩유전 알고리즘), 또는 유전기법(차분진화 알고리즘의 일종)일 수 있는 다중 황금분할탐색 알고리즘(Multi-GSS) 등과 같은 최적화 방법이 적용될 수 있다. 상기 유전 알고리즘은 초기 모집단을 생성하고, 목적함수에 따른 적합도를 평가하고, 적합도가 높은(우성) 개체를 선택(selection)하고 Crossover와 Mutation 과정을 통해 새로운 개체를 생성하는 기법일 수 있다.A genetic algorithm (GA), a DEA, an immune algorithm (IA), a particle swarm optimization (PSO), a genetic algorithm (a kind of difference evolution algorithm), and a golden partition search algorithm GSS-RCGA, or a golden split search and real coding genetic algorithm), or multiple golden split search algorithms (Multi-GSS) which can be a genetic technique (a kind of difference evolution algorithm). The genetic algorithm can be a technique of generating an initial population, evaluating fitness according to an objective function, selecting a fitness object (dominant), and generating a new object through a crossover and a mutation process.

상기 GSS-RCGA는 잡종 교배가 동종 교배 보다 교배 개체군들 간에 자연 도태에서 유리한다는 유전학적 사실을 근거로 하여 RCGA(Real-coded genetic algorithm)와 GSS(Golden Section Search)의 융합을 통해 구현할 수 있고, GSS-RCGA 절차는 RCGA와, Crossover, Mutation, 및 적합도 평가 방식이 다른 기법일 수 있다. GSS-RCGA는 데이터의 수렴률 및 수렴속도가 4가지 광역 최적화 기법(Multi-GSS, GSS-RCGA, RCGA, DEA) 중 Multi-GSS 다음으로 우수할 수 있다.The GSS-RCGA can be realized through the fusion of RCGA (Real-coded genetic algorithm) and GSS (Golden Section Search) based on the genetic fact that hybrid crossing is more advantageous in natural selection among crossing populations than hybridization, The GSS-RCGA procedure may be a different technique of RCGA, crossover, mutation, and fitness evaluation. The convergence rate and the convergence rate of the GSS-RCGA are superior to those of the Multi-GSS among the four global optimization techniques (Multi-GSS, GSS-RCGA, RCGA, and DEA).

상기 Multi-GSS는 GSS 방법의 탐색 차원을 확장시킨 방법으로서, GSS 방법을 2차원 이상의 탐색공간에서 사용하는 기법이고, 다중적 GSS를 활용한 Multi-GSS를 통해 다수의 Local optimum이 존재하는 2차원 탐색 공간에서의 Global optimum이 찾도록 구현될 수 있다. Multi-GSS에서, 한 세대(Generation)을 진행함에 있어 3번의 GSS를 거치게 되는데, 각 GSS의 종료 세대(Generation) 수는 설정된 개체(Individual) 수 N의 1/3을 가질 수 있다. Multi-GSS는 데이터의 수렴률 및 수렴속도가 4가지 광역 최적화 기법(Multi-GSS, GSS-RCGA, RCGA, DEA) 중 가장 우수할 수 있다. 실제 목표일(Target day)의 전력 수요량과 예측 모델간의 RMSE(표준편차: Root Mean Square Error)가 낮은 순서로 나열하면, GSS-RCGA → Multi-GSS → RCGA → DEA일 수 있다.The Multi-GSS is a method that extends the search level of the GSS method and uses the GSS method in a two-dimensional search space or more. In the Multi-GSS using the multiple GSS, Can be implemented to find the global optimum in the search space. In a Multi-GSS, one GSS is passed through three GSSs in the course of a generation, and the number of generations of each GSS can have one-third of the number of individuals N set. Multi-GSS can be the best among the four global optimization techniques (Multi-GSS, GSS-RCGA, RCGA, DEA) and convergence rate of data. GSS-RCGA → Multi-GSS → RCGA → DEA may be listed in the order of lower RMSE (Root Mean Square Error) between the power demand of the target day and the predictive model.

GSS(Golden Section Search, 황금분할탐색 알고리즘)를 이용한 두 가지 광역 최적화 방법은 다음과 같다. 첫 번째 방법인 GSS-RCGA는 GSS와 RCGA(Real-coded genetic algorithm)의 Hybrid(혼합) 방법이고, 두 번째 방법인 Multi-GSS는 기존 1차원 탐색 공간에서 Single 변수 탐색을 위한 GSS 방법의 다중적 구성을 통해 광역적 탐색 기법으로 확장시킨 방법일 수 있다. 상기 GSS-RCGA는 J. S. Kim, J. H. Jeon, and H. Heo, Hybrid DSO-GA-based sensorless optimal control strategy for wind turbine generators, Journal of Mechanical Science and Technology 27 (2) (2013) 549-556이 참조될 수도 있다.The two global optimization methods using GSS (Golden Section Search) are as follows. The first method, GSS-RCGA, is a hybrid method of GSS and RCGA (Real-coded genetic algorithm). The second method, Multi-GSS, And can be extended to a wide area search method through the configuration. The GSS-RCGA is referred to as JS Kim, JH Jeon, and H. Heo, Hybrid DSO-GA-based sensorless optimal control strategy for wind turbine generators, Journal of Mechanical Science and Technology 27 (2) (2013) 549-556 It is possible.

상기 두 방법은 모두 최적지점 탐색을 위한 미분 정보 및 미분 절차를 이용하지 않아 연산의 복잡성 및 연산 Load 축소, 대상 시스템의 엄밀한 모델링 과정 축소의 장점을 가질 수 있고, 탐색 메커니즘 개선을 통해 기존 방법 대비 연산 속도 및 해의 Quality가 우수한 장점을 가질 수 있다.Both of these methods have advantages of complexity of computation, reduction of operation load, and reduction of the rigorous modeling process of the target system, since they do not use differential information and differential procedure for searching for an optimal point. The speed and the quality of the solution can have excellent advantages.

최소 자승 서포트 벡터 머신부(LS-SVR Part)(502)는 제1 최소 자승 서포트 벡터 머신부(LS-SVR)(505), 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부(LS-SVR)(510), 제1 골든 섹션부(Dual Golden section)(515), 제2 골든 섹션부(Dual Golden section)(520), 및 실시간 업데이트부(Real-time updater)(525)를 포함할 수 있다.The least squares support vector machine part (LS-SVR Part) 502 includes a first least squares support vector machine portion (LS-SVR) 505, a second least squares support vector machine portion (LS-SVR) A first Golden Section 515, a second Golden Section 520, and a Real-time Updater 525. The first Golden Section 515, the second Golden Section 520,

제1 최소 자승 서포트 벡터 머신부(least square support vector machine)(505)는, 건물 설비의 과거 전력 소비량(예, E_1, E_2, E_3, E_4)에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR)을 이용(적용)하여 상기 건물 설비의 현재 예측 전력 소비량을 생성할 수 있다. 상기 E_1, E_2, E_3, 및 E_4 각각은, 현재를 기준으로 5일 전 전력 소비량 데이터, 4일전 전력 소비량 데이터, 3일 전 전력 소비량 데이터, 및 2일전 전력 소비량 데이터일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 과거 전력 소비량은, 상기 미래의 특정일 이전의 1년간의 데이터일 수 있다.The first least squares support vector machine 505 computes the least squares support vector machine regression algorithm LS-SVR (E-SVR) for the historical power consumption of the building equipment (e.g., E_1, E_2, E_3, E_4) ) To generate the current predicted power consumption of the building facility. Each of E_1, E_2, E_3, and E_4 may be power consumption data five days ago, power consumption data four days ago, power consumption data three days ago, and power consumption data two days ago. In another embodiment of the present invention, the historical power consumption may be one year of data prior to the future specific date.

제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부(least square support vector machine)(510)는, 실시간 업데이트부를 통해 전달된 상기 생성된 현재 예측 전력 소비량과 상기 건물 설비의 현재 전력 소비량(E_T)에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR)을 이용하여 상기 건물 설비의 현재 전력 소비량 이후(직후)의 미래 특정일의 예측 전력 소비량(미래 특정일에 사용되는, 건물 설비의 하루 동안의 시간에 따른 예측 전력 소비량 또는 시간별 전력 소비 패턴(pattern), O_E_P_NO_Temp)을 생성할 수 있다. 상기 E_T는 목표일(target day)의 전력 소비량 데이터일 수 있다.The second least squares support vector machine 510 computes a minimum squared support vector E_T for the current estimated power consumption amount and the current power consumption E_T of the building equipment, The predicted power consumption of future specific days (immediately after the current power consumption of the building facility) using the machine regression algorithm (LS-SVR) (predicted power consumption Or a time-consuming power consumption pattern (O_E_P_NO_Temp). E_T may be power consumption data of a target day.

제1 골든 섹션부(515)는, 상기 생성된 현재 예측 전력 소비량과, 상기 현재 전력 소비량 1일전의 과거 전력 소비량(E_5)에 대해 실수코딩유전 및 황금분할탐색 알고리즘(GSS-RCGA) 또는 다중 황금분할탐색 알고리즘(Multi-GSS)을 이용(적용)하여 제1 최소 자승 서포트 벡터 머신부의 LS-SVR에서 사용되는 튜닝 파라미터(C, sigma)를 업데이트할 수 있다. 상기 튜닝 파라미터는 현재 예측 전력 소비량(또는 현재 전력 소비량 1일전의 과거 예측 전력 소비량)과, 현재 전력 소비량 1일전의 과거 전력 소비량(E_5) 사이의 오차값을 계산하고, 상기 오차값을 최소화시킬 수 있다.The first golden section section 515 may perform a real coding derivation and a golden partition search algorithm (GSS-RCGA) or a multiple golden search algorithm (ESS) on the generated current predicted power consumption amount and the past power consumption amount E_5 (C, sigma) used in the LS-SVR of the first least squares support vector machine section can be updated by applying (applying) the partial search algorithm (Multi-GSS). The tuning parameter may be calculated by calculating an error value between the current predicted power consumption amount (or the past predicted power consumption amount of the current power consumption amount one day before) and the past power consumption amount E_5 of the current power consumption amount one day before, and minimizing the error value have.

제2 골든 섹션부(520)는, 상기 생성된 미래 특정일의 예측 전력 소비량과, 실시간 업데이트부를 통해 전달된 상기 현재 전력 소비량(E_T)에 대해 실수코딩유전 및 황금분할탐색 알고리즘(GSS-RCGA) 또는 다중 황금분할탐색 알고리즘(Multi-GSS)을 이용하여 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부의 LS-SVR에서 사용되는 튜닝 파라미터(C, sigma)를 업데이트시킬 수 있다. 상기 튜닝 파라미터는 현재 예측 전력 소비량과, 현재 전력 소비량(E_T) 사이의 오차값을 계산하고, 상기 오차값을 최소화시킬 수 있다.The second golden section 520 may perform a real coding derivation and a golden partition search algorithm (GSS-RCGA) on the generated predicted power consumption of the future specific day and the current power consumption (E_T) Or the tuning parameter (C, sigma) used in the LS-SVR of the second least squares support vector machine section may be updated using a multiple golden partition search algorithm (Multi-GSS). The tuning parameter may calculate an error value between the current predicted power consumption amount and the current power consumption amount E_T, and minimize the error value.

보상부(504)는, 상기 건물 설비의 과거 전력 소비량과, 상기 건물 설비 외부의 현재 온도 이전의 과거 온도에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR) 및 차분 진화 알고리즘(DEA)을 적용하여 미래 특정일의 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량(미래의 특정일에 사용되는 건물 설비의 하루 동안의 시간 및 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량)을 생성할 수 있다. 또한 보상부는, 상기 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부에 의해 생성된 미래 특정일의 예측 전력 소비량에 상기 생성된 예측 전력 소비량 변화량을 반영하여(예를 들어, 합산하여) 상기 건물 설비의 최종 예측 전력 소비량(O_E_P)을 출력(생성)할 수 있다.The compensating unit 504 applies a least squares support vector machine regression algorithm LS-SVR and a difference evolution algorithm DEA to the past power consumption of the building facility and the past temperature outside the building facility outside the building temperature (The amount of change in the predicted power consumption amount depending on the time and temperature during the day of the building equipment used in the future on a specific day) according to the temperature of the future specific day. Further, the compensating unit may reflect (for example, sum) the predicted power consumption change amount to the predicted power consumption amount of the future specific day generated by the second least squares supporting vector machine unit, (O_E_P) can be output (generated).

상기 보상부에 포함된 모델 업데이트부는, 상기 미래 특정일 1주일 전의 실제 전력 소비량과, 미래 특정일 1주일 전의 예측 전력 소비량과의 차이값을 측정하고, 상기 측정된 차이값과, 미래 특정일 1주일 전과 2주일 전 사이에 포함된 7일간의 건물 외부 온도 평균과 미래 특정일 1주일 이전의 건물 외부 온도와의 차이를 곱한 값을 최소화시키는 다이내믹 모델(dynamic model)을 생성할 수 있다. 상기 보상부에 포함된 다이내믹 모델부는, 미래 특정일 이전 7일간의 온도 평균과 미래 특정일의 예측온도 사이의 차이값을 상기 다이내믹 모델에 적용하여 미래 특정일의 온도에 따른 전력 소비량 변화량을 출력(생성)할 수 있다. 보상부(504)에 입력되는 T_1 내지 T_5 각각은 현재를 기준으로 5일 전 건물 외부 온도, 4일전 건물 외부 온도, 3일 전 건물 외부 온도, 2일전 건물 외부 온도, 및 1일전 건물 외부 온도일 수 있다.Wherein the model update unit included in the compensation unit measures a difference value between an actual power consumption amount of one week before the future specific date and a predicted power consumption amount of one week before a future specific date, A dynamic model can be generated that minimizes the value multiplied by the difference between the 7-day average outside the building and the outside temperature of the building one week before the future, two weeks before the week. The dynamic model unit included in the compensation unit may apply a difference value between a temperature average of 7 days before a future specific day and a predicted temperature of a future specific day to the dynamic model so as to output a power consumption change amount according to a temperature of a future specific day ). Each of T_1 to T_5 inputted to the compensating unit 504 is a temperature outside the building five days ago, four days before the building, three days before the building, two days before the building, and one day before the building .

전술한 보상부에 대한 동작(작용 또는 구성)은 도 12 및 도 13을 참조하여 설명된 Estimator의 동작과 유사하므로, 전술한 보상부에 대한 동작(기능)에 관한 설명은 Estimator의 동작 설명이 참조될 수 있다.The operation (operation or configuration) of the compensator described above is similar to the operation of the estimator described with reference to Figs. 12 and 13, and therefore, the description of the operation (function) .

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 보상부는, 상기 미래의 특정일 이전의 온도에 따른 건물 설비의 전력 소비량 또는 미래의 특정일 이전의 습도에 따른 건물 설비의 전력 소비량에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR) 및 차분 진화 알고리즘(DEA)을 이용하여 미래 특정일의 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량을 생성할 수 있다. 또한 보상부는, 상기 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부에 의해 생성된 미래 특정일의 예측 전력 소비량에 상기 생성된 예측 전력 소비량 변화량을 반영하여(예를 들어, 합산하여) 상기 건물 설비의 최종 예측 전력 소비량(O_E_P)을 출력(생성)할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the compensation unit may calculate a minimum square support vector machine for the power consumption of the building equipment according to the temperature before the specific day in the future, or the power consumption of the building equipment according to the humidity before the specific day in the future, A regression algorithm (LS-SVR) and a differential evolution algorithm (DEA) can be used to generate a predicted power consumption variation according to the temperature of future specific days. Further, the compensating unit may reflect (for example, sum) the predicted power consumption change amount to the predicted power consumption amount of the future specific day generated by the second least squares supporting vector machine unit, (O_E_P) can be output (generated).

상기 LS-SVR 및 차분 진화 알고리즘에 의해, 상기 미래의 특정일 이전의 온도에 따른 건물 설비의 전력량 데이터를 이용하여 미래 특정일의 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량을 생성하는 방법은, 미래의 특정일 이전의 하루 동안의 전력량 데이터들 각각에, 미래의 특정일에 대한 예측된 온도와 미래의 특정일 이전의 전력량 데이터들 각각에 해당하는 온도를 포함하는 함수값을 승산한 후 상기 승산된 전력량 데이터들의 평균 값을 구하여 상기 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량을 생성하는 방법일 수 있다.A method for generating a predicted power consumption variation according to a temperature of a future specific day using a power plant quantity data of a building facility according to a temperature before a specific day in the future by the LS-SVR and the difference evolution algorithm, Each of the power amount data for the previous one day is multiplied by a function value including a temperature corresponding to a predicted temperature for a specific future date and the power amount data for a future specific day, And a method of generating a predicted power consumption variation according to the temperature by obtaining an average value.

전술한 보상부에 대한 동작(작용 또는 구성)은 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하여 설명된 Estimator의 동작과 유사하므로, 전술한 보상부에 대한 동작(기능)에 관한 설명은 Estimator의 동작 설명이 참조될 수 있다.The operation (function or configuration) of the compensator described above is similar to that of the estimator described with reference to Figs. 1, 2, and 4, so that the description of the operation (function) An operation description can be referred to.

전술한 최소 자승 서포트 벡터 머신(LS-SVR 또는 LS-SVM)에 대해 설명하면 다음과 같다. LS-SVM은 비선형 함수를 대표할 수 있는 라인 함수를 만들기 위해 활용될 수 있다.The least squares support vector machine (LS-SVR or LS-SVM) described above will be described as follows. The LS-SVM can be used to create a line function that can represent a non-linear function.

LS-SVM은 입력 데이터(Input data)와 출력 데이터(Output data) 간의 정확한 상호 관계를 나타내는 비선형 함수를 추정하기 위해 아래의 [수학식 1-1]과 같은 수식을 이용하여 모델링할 수 있다. 상기 수식은, 가중치벡터, 기저함수, 및 바이어스(Bias)의 관계로 표현될 수 있다.The LS-SVM can be modeled using the following Equation (1-1) to estimate a nonlinear function representing the exact correlation between the input data and the output data. The above equations can be expressed in terms of a weight vector, a basis function, and a bias (Bias).

[수학식 1-1][Mathematical expression 1-1]

Figure pat00015
Figure pat00015

LS-SVM은 훈련 데이터 셋(Training data set)이 주어졌을 때 [수학식 1-1]을 정확히 추정해내는 데 있다. 따라서 [수학식 1-1]을 기저함수를 이용한 표현으로 수식을 바꾸면, 출력 데이터(Output data)는 아래의 [수학식 1-2]로 정의될 수 있다.The LS-SVM is to accurately estimate [Equation 1-1] when a training data set is given. Therefore, when the formula is changed from the expression (1-1) to the expression using the basis function, the output data can be defined by the following expression (1-2).

[수학식 1-2][Equation 1-2]

Figure pat00016
Figure pat00016

정규화된 최소 제곱법의 손실 함수는 w, b, ei를 통한 최소화 문제로 구성되며 아래의 [수학식 1-3]과 같다.The loss function of the normalized least-squares method consists of minimization problem through w, b, and e i and is expressed by Equation 1-3 below.

[수학식 1-3][Equation (1-3)

Figure pat00017
Figure pat00017

[수학식 1-3]의 조건식 부분을 통해서 LS-SVM은 기존 SVM과 달리 SVM의 부등식 구속조건을 등식 조건으로 대체하여 사용한다는 것을 알 수 있다.Through the conditional part of [Equation 1-3], it can be seen that the LS-SVM uses the inequality constraint of the SVM instead of the equation condition unlike the existing SVM.

[수학식 1-3]의 감마(

Figure pat00018
)는 0 보다 큰 페널티(penalty) 상수 또는 정규화 상수로서, bias-variance trade-off(학습 오차)를 제어하기 위해 사용된다.The gamma of (Equation 1-3)
Figure pat00018
) Is a penalty constant or normalization constant that is greater than zero and is used to control the bias-variance trade-off.

[수학식 1-3]과 같이 조건이 있는 최소화 문제를 풀기 위하여, [수학식 1-3]에 Lagrange multiplier를 적용해 제약 조건이 있는 최소화 문제를 효율적으로 해결하여 식으로 표현하면 [수학식 1-4]와 같다.In order to solve the minimization problem with the condition as shown in [Equation 1-3], a minimization problem with a constraint condition can be efficiently solved by applying a Lagrange multiplier to [Equation 1-3] -4].

[수학식 1-4][Equation (1-4)

Figure pat00019
Figure pat00019

[수학식 1-4]에서,

Figure pat00020
은 Lagrange multiplier이다. Karush-Kuhn-Tucker(KKT) 조건에 의해, [수학식 1-4]가 최적이 되기 위한 First-order 조건은 아래의 [수학식 1-5]와 같다.In Equation 1-4,
Figure pat00020
Is a Lagrange multiplier. According to the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) condition, the first-order condition for optimizing [Equation 1-4] is given by Equation 1-5 below.

[수학식 1-5][Mathematical expression 1-5]

Figure pat00021
Figure pat00021

본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 '~부'는 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부'는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.The components or parts used in the present embodiment may be software such as a task, a class, a subroutine, a process, an object, an execution thread, a program, a field programmable gate array (FPGA) Or an application-specific integrated circuit (ASIC), or a combination of the above software and hardware. The components or parts may be included in a computer-readable storage medium, or a part of the components may be distributed to a plurality of computers.

이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. It is therefore to be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible in light of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

105: 수요 예측부
110: 지침부
205: 수요 예측 단계
210: 지침 생성 단계
310: 수요 예측부
315: 서포트 벡터 머신부
320: 다이내믹 모델부
325: 합산부
330: 서포트 벡터 머신 업데이트부
335: 모델 업데이트부
340: 지침부
345: 평균 연산부
350: 승산부
355: 합산부
105: Demand forecasting section
110: Instructions section
205: Demand Forecast Phase
210: instructions generation step
310:
315: Support vector machine part
320: Dynamic model part
325:
330: Support vector machine update unit
335: Model update section
340: Instructions section
345:
350:
355:

Claims (5)

지능형 에너지 소비 예측 방법에 있어서,
(a) 건물 에너지 소비 예측 장치에 포함된 제1 최소 자승 서포트 벡터 머신부(least square support vector machine)가, 건물 설비의 과거 전력 소비량에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR)을 이용하여 상기 건물 설비의 현재 예측 전력 소비량을 생성하는 단계; 및
(b) 상기 건물 에너지 소비 예측 장치의 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부(least square support vector machine)가, 상기 생성된 현재 예측 전력 소비량과 상기 건물 설비의 현재 전력 소비량에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR)을 이용하여 상기 건물 설비의 현재 전력 소비량 이후의 미래 특정일의 예측 전력 소비량을 생성하는 단계
를 포함하는 지능형 에너지 소비 예측 방법.
In an intelligent energy consumption predicting method,
(a) The first least squares support vector machine included in the building energy consumption predicting device uses the least squares support vector machine regression algorithm (LS-SVR) for the past power consumption of the building equipment Generating a current predicted power consumption amount of the building facility; And
(b) a second least squares support vector machine of the building energy consumption predicting device calculates a least squares support vector machine regression for the current predicted power consumption amount and the current power consumption amount of the building equipment, Generating a predicted power consumption amount for a future specific day after the current power consumption amount of the building equipment using an algorithm (LS-SVR)
The method comprising the steps of:
제1항에 있어서, 상기 지능형 에너지 소비 예측 방법은,
(c) 상기 건물 에너지 소비 예측 장치의 제1 골든 섹션부가, 상기 생성된 현재 예측 전력 소비량과, 상기 현재 전력 소비량 1일전의 과거 전력 소비량에 대해 실수코딩유전 및 황금분할탐색 알고리즘(GSS-RCGA) 또는 다중 황금분할탐색 알고리즘(Multi-GSS)을 이용하여 제1 최소 자승 서포트 벡터 머신부의 LS-SVR에서 사용되는 튜닝 파라미터를 업데이트하는 단계; 및
(d) 상기 건물 에너지 소비 예측 장치의 제2 골든 섹션부가, 상기 생성된 미래 특정일의 예측 전력 소비량과, 상기 현재 전력 소비량에 대해 실수코딩유전 및 황금분할탐색 알고리즘(GSS-RCGA) 또는 다중 황금분할탐색 알고리즘(Multi-GSS)을 이용하여 제2 최소 자승 서포트 벡터 머신부의 LS-SVR에서 사용되는 튜닝 파라미터를 업데이트하는 단계를 더 포함하는 지능형 에너지 소비 예측 방법.
The intelligent energy consumption prediction method according to claim 1,
(c) a first golden section of the building energy consumption predicting apparatus calculates a real-valued coding genetic and golden partition search algorithm (GSS-RCGA) for the generated current predicted power consumption and the past power consumption of the current power consumption one day ago, Updating a tuning parameter used in the LS-SVR of the first least squares supporting vector machine using a multiple golden partition search algorithm (Multi-GSS); And
(GSS-RCGA) or multiple gold (GSS-RCGA) for the current power consumption; and (d) a second golden section of the building energy consumption prediction device, Further comprising updating the tuning parameters used in the LS-SVR of the second least squares support vector machine section using a partitioned search algorithm (Multi-GSS).
제1항에 있어서, 상기 지능형 에너지 소비 예측 방법은,
(c) 상기 건물 에너지 소비 예측 장치의 보상부가, 상기 건물 설비의 과거 전력 소비량과, 상기 건물 설비 외부의 현재 온도 이전의 과거 온도에 대해 최소 자승 서포트 벡터 머신 회귀 알고리즘(LS-SVR) 및 차분 진화 알고리즘(DEA)을 적용하여 상기 미래 특정일의 온도에 따른 예측 전력 소비량 변화량을 생성하는 단계; 및
(d) 상기 건물 에너지 소비 예측 장치의 보상부가, 상기 (b) 단계에서 생성된 미래 특정일의 예측 전력 소비량에 상기 (c) 단계에서 생성된 예측 전력 소비량 변화량을 반영하여 상기 건물 설비의 최종 예측 전력 소비량을 출력하는 단계를 더 포함하는 지능형 에너지 소비 예측 방법.
The intelligent energy consumption prediction method according to claim 1,
(c) a compensating unit of the building energy consumption predicting apparatus calculates a least squares support vector machine regression algorithm (LS-SVR) and a difference evolving algorithm (LS-SVR) for the past power consumption of the building equipment and a past temperature before the present temperature outside the building equipment Generating a predicted power consumption variation according to a temperature of the future specific day by applying an algorithm (DEA); And
(d) a compensating unit of the building energy consumption predicting apparatus calculates a final predicted power consumption amount of the building equipment by reflecting a predicted power consumption change amount generated in the step (c) to a predicted power consumption amount of a future specific day generated in the step (b) And outputting the power consumption.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 보상부에 포함된 모델 업데이트부가, 상기 미래 특정일 1주일 전의 실제 전력 소비량과, 상기 미래 특정일 1주일 전의 예측 전력 소비량과의 차이값을 측정하고, 상기 측정된 차이값과, 상기 미래 특정일 1주일 전과 2주일 전 사이에 포함된 7일간의 건물 외부 온도 평균과 상기 미래 특정일 1주일 이전의 건물 외부 온도와의 차이를 곱한 값을 최소화시키는 다이내믹 모델(dynamic model)을 생성하는 단계; 및
(c2) 상기 보상부에 포함된 다이내믹 모델부가, 상기 미래 특정일 이전 7일간의 온도 평균과 상기 미래 특정일의 예측온도 사이의 차이값을 상기 다이내믹 모델에 적용하여 상기 미래 특정일의 온도에 따른 전력 소비량 변화량을 출력하는 단계를 포함하는 지능형 에너지 소비 예측 방법.
The method of claim 1, wherein the step (c)
(c1) the model update unit included in the compensation unit measures a difference value between an actual power consumption amount of one week before the future specific date and a predicted power consumption amount of one week before the future specific date, A dynamic model is generated that minimizes a value obtained by multiplying the 7-day average of the outside temperature of the building included one week before and one week before the future specific day by the difference between the outside temperature of the building one week before the future specific day ; And
(c2) the dynamic model unit included in the compensation unit applies a difference value between the temperature average of 7 days before the future specific date and the predicted temperature of the future specific day to the dynamic model, And outputting a change amount of the power consumption amount.
제1항에 있어서,
상기 과거 전력 소비량은, 상기 미래의 특정일 이전의 1년간의 데이터인 지능형 에너지 소비 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the historical power consumption is one year of data prior to the future specific day.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016006871A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Lg Electronics Inc. Central control apparatus for controlling facilities and facility control system having the same
CN105809286A (en) * 2016-03-08 2016-07-27 南昌工程学院 Incremental SVR load prediction method based on representative data reconstruction
KR20170022767A (en) 2015-08-21 2017-03-02 가천대학교 산학협력단 Scheduling apparatus and method for charging and discharging energy storage system
CN107730006A (en) * 2017-09-13 2018-02-23 重庆电子工程职业学院 A kind of nearly zero energy consumption controller of building based on regenerative resource big data deep learning
KR20180065379A (en) * 2016-12-07 2018-06-18 주식회사 케이티 Apparatus and method for re-allocating gateways based on data concentration by time
KR101989493B1 (en) * 2018-03-05 2019-06-14 숭실대학교산학협력단 System and method for prediction of electrical energy consumption
KR20190095587A (en) 2018-01-23 2019-08-16 한국전력정보(주) Smart power demand management system using real-time collected customer load information
KR20190095586A (en) 2018-01-23 2019-08-16 한국전력정보(주) Smart power demand management system
CN110276480A (en) * 2019-05-31 2019-09-24 武汉烽火富华电气有限责任公司 A kind of analyzing and predicting method and system for building energy consumption management
KR20190129675A (en) * 2018-05-11 2019-11-20 주식회사 록스 System and Method for Energy Forecasting using Directional Cost Function
CN113610380A (en) * 2021-08-02 2021-11-05 上海电气集团股份有限公司 Multi-energy complementary energy planning method
KR20220125607A (en) * 2021-03-05 2022-09-14 순천향대학교 산학협력단 Home energy management system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9891609B2 (en) 2014-07-08 2018-02-13 Lg Electronics Inc. Central control apparatus for controlling facilities and facility control system having the same
WO2016006871A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Lg Electronics Inc. Central control apparatus for controlling facilities and facility control system having the same
KR20170022767A (en) 2015-08-21 2017-03-02 가천대학교 산학협력단 Scheduling apparatus and method for charging and discharging energy storage system
CN105809286A (en) * 2016-03-08 2016-07-27 南昌工程学院 Incremental SVR load prediction method based on representative data reconstruction
CN105809286B (en) * 2016-03-08 2021-08-03 南昌工程学院 Incremental SVR load prediction method based on representative data reconstruction
KR20180065379A (en) * 2016-12-07 2018-06-18 주식회사 케이티 Apparatus and method for re-allocating gateways based on data concentration by time
CN107730006B (en) * 2017-09-13 2021-01-05 重庆电子工程职业学院 Building near-zero energy consumption control method based on renewable energy big data deep learning
CN107730006A (en) * 2017-09-13 2018-02-23 重庆电子工程职业学院 A kind of nearly zero energy consumption controller of building based on regenerative resource big data deep learning
KR20190095587A (en) 2018-01-23 2019-08-16 한국전력정보(주) Smart power demand management system using real-time collected customer load information
KR20190095586A (en) 2018-01-23 2019-08-16 한국전력정보(주) Smart power demand management system
KR101989493B1 (en) * 2018-03-05 2019-06-14 숭실대학교산학협력단 System and method for prediction of electrical energy consumption
KR20190129675A (en) * 2018-05-11 2019-11-20 주식회사 록스 System and Method for Energy Forecasting using Directional Cost Function
CN110276480A (en) * 2019-05-31 2019-09-24 武汉烽火富华电气有限责任公司 A kind of analyzing and predicting method and system for building energy consumption management
KR20220125607A (en) * 2021-03-05 2022-09-14 순천향대학교 산학협력단 Home energy management system
CN113610380A (en) * 2021-08-02 2021-11-05 上海电气集团股份有限公司 Multi-energy complementary energy planning method

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