KR20140088289A - 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템 - Google Patents

멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140088289A
KR20140088289A KR1020120158451A KR20120158451A KR20140088289A KR 20140088289 A KR20140088289 A KR 20140088289A KR 1020120158451 A KR1020120158451 A KR 1020120158451A KR 20120158451 A KR20120158451 A KR 20120158451A KR 20140088289 A KR20140088289 A KR 20140088289A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy usage
sub
agent
agents
energy
Prior art date
Application number
KR1020120158451A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101517996B1 (ko
Inventor
강동주
정구형
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020120158451A priority Critical patent/KR101517996B1/ko
Publication of KR20140088289A publication Critical patent/KR20140088289A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101517996B1 publication Critical patent/KR101517996B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/06—Buying, selling or leasing transactions
    • G06Q30/08—Auctions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

본 발명은 핵심 가상발전기(VPP)의 운영 솔루션을 구축하는데 있어서 멀티에이전트 시스템(MAS) 개념을 적용하여 구성요소 간의 게이밍 관계를 통해 효율성 및 유연성 있는 시스템 운영이 가능하도록 한 가상발전기 운영시스템에 관한 것이다.

Description

멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템 {VPP Operation System based on Multi-Agent System}
본 발명은 가상발전기 운영시스템에 관한 것으로서, 특히, 핵심 가상발전기(VPP)의 운영 솔루션을 구축하는데 있어서 멀티에이전트 시스템(MAS) 개념을 적용하여 구성요소 간의 게이밍 관계를 통해 효율성 및 유연성 있는 시스템 운영이 가능하도록 한 가상발전기 운영시스템에 관한 것이다.
VPP(Virtual Power Plant)는 마이크로그리드 상의 다양한 분산 전원을 모아 마치 하나의 발전소처럼 운전 및 제어하는 가상 발전기(또는 발전소)를 의미하고, 이는 아직까지 초기개념으로 현재는 기술상 통신표준기술과 밀접한 관계가 있다. 따라서 어떠한 표준을 이용하여 분산된 전원을 통합 관리할 것인지에 대한 기술적 분석이 필요하다. VPP기술은 1997년 전력시장에 처음 소개된 것으로, 그 당시 가상설비(VU)라는 용어로 제안되었다. 하지만 주목을 받지 못하다가 최근에 스마트그리드 등의 등장으로 주목을 받기 시작하였으며, VPP라는 용어는 최근에 많이 사용되고 있다. VPP 관련 문헌은 많지 않지만, 참조 문헌으로 소개하면 'Decentralised optimisation of cogeneration in virtual power plants, Wille-Haussmann, Bernhard, 2010-Solar Energy, 2010) 등을 들 수 있다.
이와 같은 VPP 자체가 현재는 새로운 개념이기 때문에 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있지 않지만 유사한 개념이라고 할 수 있는 마이크로그리드 운영에 있어서, 주로 최적화 기반의 연구가 이루어져 왔다. 그러나 이러한 최적화 기반의 접근은 기존의 중앙급전운영방식과 큰 차이가 없기 때문에 마이크로그리드 및 VPP 개념과 상충하는 부분이 있다. 따라서 효율적이고 최적화된 새로운 VPP 운영 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 가상발전기(VPP)의 운영 솔루션을 구축하는데 있어서 VPP 운영환경 및 철학과 유사한 멀티에이전트 시스템(MAS) 개념을 게임이론 기반으로 시스템 운영에 접목하여 효율성 및 유연성 있는 시스템 운영이 가능하도록 한 가상발전기 운영시스템을 제공하는 데 있다. 중심 에이전트(나)와 다른 에이전트가 경쟁관계에 있을 때는 비협조게임(non-cooperative game)으로 모델링하고, 다른 에이전트와 협력관계에서는 협조게임(cooperative game)으로 접근하여 개별 주체(시스템 구성요소)들의 자율성을 보장하면서도 전체 시스템의 효용이 극대화될 수 있도록 의도하였다.
이를 위하여 각 구성요소를 독립된 에이전트로 정의하고 에이전트 간의 사회적 관계를 정량적으로 모델링 함에 있어서 게임이론을 도입하여 VPP 내 자율적인 운영성을 가지는 시스템 구성요소들의 유연한 결합이 가능하도록 하며, 새로운 시스템 구성요소가 포함되었을 때 유연한 확장성이 용이하고 게임이론에 근거하여 구성요소 관계에 대한 학습(패턴분석)을 통해 개별 에이전트들이 어떠한 전략이 최적인가를 지속적으로 서칭하는 학습기반 방식의 진화하는 운영이 가능하도록 한 가상발전기 운영시스템을 제공한다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 장치를 통해 가상발전기에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 적용하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영 방법에 있어서, 전력 공급 장치의 운전 및 제어를 통하여 전력을 소비하는 부하들인 상기 하위 에이전트들로부터 입찰가격 및 에너지 사용량에 대한 옥션 입찰을 입력받고 상기 하위 에이전트들로 해당 입찰가격으로 공급될 에너지 사용량을 결정하여 상기 전력 공급 장치가 결정된 상기 에너지 사용량을 공급하도록 제어하기 위하여, 각 운영자에 의해 결정되어 입력된 두 하위 에이전트의 에너지 사용량의 크기에 대한 상중하 각 수준별 각 하위 에이전트에 매트릭스 보상값을 데이터베이스에 유지하는 단계; 상기 옥션 입찰 시 협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 상기 매트릭스 보상값에 따라 서로에게 가장 보상이 큰 만큼에 해당하는 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 단계; 및 상기 옥션 입찰 시 비협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 입찰된 상기 에너지 사용량에 해당하는 상기 매트릭스에서의 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서, 해당 입찰가격으로 순이득이 최고가 되는 최적 운전점에 해당하는, 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 최적 운전점에서 극대화되고 상기 최적 운전점 보다 큰 에너지 사용량에서 '0'이 되는 화폐단위로 정량화된 효용함수에서 '전력시장가격(원/kWh)*전력사용량(kWh)'로 결정되는 비용을 뺀 값을 상기 순이득으로 계산하는 단게를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 매트릭스 보상값은 기온, 또는 시장 가격을 포함하는 외부 환경 변수에 따라 시간대별로 실시간 가변되며, 상기 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하면, 상기 협력 게임과 상기 비협력 게임의 관계가 유지되는 시간에 따라 해당 에이전트들에 대한 상기 매트릭스 보상값을 일정 비율로 증가 또는 감소시키는 학습 과정을 수행하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 가상발전기에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 적용하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영을 위한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 코드로 구현된 기록매체에 있어서, 전력 공급 장치의 운전 및 제어를 통하여 전력을 소비하는 부하들인 상기 하위 에이전트들로부터 입찰가격 및 에너지 사용량에 대한 옥션 입찰을 입력받고 상기 하위 에이전트들로 해당 입찰가격으로 공급될 에너지 사용량을 결정하여 상기 전력 공급 장치가 결정된 상기 에너지 사용량을 공급하도록 제어하기 위한 것으로서, 각 운영자에 의해 결정되어 입력된 두 하위 에이전트의 에너지 사용량의 크기에 대한 상중하 각 수준별 각 하위 에이전트에 매트릭스 보상값을 데이터베이스에 유지시키는 기능; 상기 옥션 입찰 시 협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 상기 매트릭스 보상값에 따라 서로에게 가장 보상이 큰 만큼에 해당하는 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 기능; 상기 옥션 입찰 시 비협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 입찰된 상기 에너지 사용량에 해당하는 상기 매트릭스에서의 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서, 해당 입찰가격으로 순이득이 최고가 되는 최적 운전점에 해당하는, 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 기능; 및 상기 최적 운전점에서 극대화되고 상기 최적 운전점 보다 큰 에너지 사용량에서 '0'이 되는 화폐단위로 정량화된 효용함수에서 '전력시장가격(원/kWh)*전력사용량(kWh)'로 결정되는 비용을 뺀 값을 상기 순이득으로 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가상발전기 운영시스템에 따르면, 게임이론을 도입하여 VPP 내 자율적인 운영성을 가지는 시스템 구성요소들의 유연한 결합이 가능하여 효율성 및 유연성 있는 시스템 운영이 가능하며, 새로운 시스템 구성요소가 포함되었을 때에도 유연한 확장성이 용이하고 게임이론에 근거하여 구성요소 관계에 대한 학습(패턴분석)을 통해 개별 에이전트들이 어떠한 전략이 최적인가를 지속적으로 서칭하는 학습기반 방식의 진화하는 운영이 가능하다. 이와 같은 VPP 운영 솔루션에 대한 설계를 합리적으로 제안함으로써, 아직까지 개념 도입 초기에 머물러 있는 VPP의 활성화를 가속화하고 스마트그리드로의 빠른 체제 전향에 일조할 수 있다. 또한, 스마트그리드 시장 및 계통의 운영 효율성을 증가시켜 수요반응 활성화 및 자원 운용을 최적화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP, Virtual Power Plant) 운영 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티에이전트의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템에서 하위 에이전트의 경매 입찰에 대한 관리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 시간대별 입찰가격 및 사용량의 결정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 에너지사용량과 효용 간의 관계를 이용한 하위 에이전트들의 관리 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지사용량과 비용/효용 간의 관계를 함수 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP, Virtual Power Plant) 운영 시스템의 개념도이다.
가상발전기는 물리적으로 존재하는 다양한 이종 개체(발전기, 부하, 저장장치, 전기자동차 및 충전소 등)을 엮어서 하나의 발전기처럼 운영하는 개념이다. 특히 발전기의 경우, 출력이 불안정한 다수의 분산된 소규모 신재생에너지원들을 묶어 저장장치나 부하와 접목하면 출력의 안정성을 개선할 수 있다. 즉, 위와 같은 전력 생산과 공급 및 소비 관련 개별적인 물리적 장치들(개체들, 멀티 에이전트들)을 군집하여 이들에 대한 운전과 제어를 수행하는 상위 전력시스템 운영관점에서 볼 때, 상위 전력시스템은 하나의 '출력조절이 가능한' 발전기(가상발전기)로 인식될 수 있다. 이와 같은 상위 전력시스템 관점의 가상발전기는 소프트웨어(S/W)적인 다양한 어플리케이션의 구동과 하드웨어의 결합으로 군집된 개별적인 물리적 장치들(개체들)의 운전과 제어를 통해 전력 생산과 공급 및 소비 관련 개체들의 운전과 제어를 통해 효율적으로 전력 생산이 이루어지도록 하며 다양한 부하에 전력을 공급하고 전력 소비(순출력량이 시간적으로 가변)가 가능하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티에이전트의 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템에서 가상발전기가 운전 및 제어를 위한 전력 생산과 공급 및 소비 관련 개별적인 물리적 장치들인 에이전트들은, 운전 및 제어의 중심점인 상위 에이전트(예, VPP)와 그 운전 및 제어를 받는 하위 에이전트 간에 수직적인 관계가 있으며, 상위 에이전트와 필요한 정보를 주고받는 하위 에이전트에는 다수의 에이전트들(예, 부하/수요)이 수평적으로 필요한 정보를 주고받을 수 있는 관계를 가진다.
기본적으로 하위 에이전트에 속한 동일 계층의 에이전트들 간에는 수평적인 관계 차원에서 경쟁 내지 협조관계가 형성되고, 상위에이전트는 하위 에이전트에 대하여 운전 및 제어와 관련된 관리, 감독, 조정자로서의 관계가 형성된다. 즉, 상위 에이전트는 하위 에이전트 간의 경쟁 및 협조 관계를 전체적인 차원에서 관리하고 조율하게 되는 것이다. 본 발명에서는 상위 에이전트는 하위 에이전트의 경매(옥션) 입찰을 관리하는 기능을 하게 되고, 그로 인해 하위 에이전트 간에는 경쟁관계가 형성된다. 즉, 하위 에이전트들 간 입찰에 의한 경쟁관계를 상위 에이전트가 관리하게 되다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템에서 하위 에이전트의 경매 입찰에 대한 관리를 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 상위 에이전트가 하위 에이전트에 속한 부하(load)들의 경매 입찰 관리에 있어서, 각 부하(load)의 입장에서는 전기를 많이 사용하도록 효용을 극대화함과 동시에, 상위 에이전트 관점에서 보면 사용할 수 있는 에너지에 제약이 있다거나 높은 시장가격으로 인해 사용을 제한할 필요가 있다면 하위 에이전트 중에 높은 가치가 부여된 부하(수요)에 우선권을 주어서 에너지(전력)를 할당하도록, 옥션(auction) 입찰 기반으로 하위 에이전트들의 운전 및 제어를 담당할 수 있다.
따라서, 하위 부하의 관점에서는 옥션 규칙에 기반한 경쟁구도가 형성되고, 자신의 효용과 에너지비용을 고려하여 적정수준의 입찰가격(P) 및 에너지 사용량(Q)을 상위 에이전트(예, VPP)에 제출하게 된다. 경우에 따라서 부하 간 협력게임(aggregation 후 입찰)이 가능하고 이는 별도의 협력게임(cooperative game)으로 모델링 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 시간대별 입찰가격 및 사용량의 결정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 하위 에이전트(예, 부하)의 운영자 또는 관리자는 각 에이전트별로 하루 24시간의 각 시간대에 따른 일정한 에너지사용패턴(전략변수 내지 효용함수)에 대하여, 실시간 시장가격(RTP: Real-time Pricing)이라는 외생변수(시장가격에 의한 에너지사용비용)을 지불하므로 이 둘 사이의 적절한 트레이드오프(trade-off)를 통해서 입찰가격(P) 및 에너지 사용량(Q)을 결정하여 입찰하게 된다.
시간단위로 구분하는 이유는 개별 시간대에 따라 상위 에이전트(coordinating agent)(예, VPP)에서의 목적함수의 맥락(context)이 달라질 수 있기 때문이다. 즉, 에너지사용이 많은 첨두 시간대와 그렇지 않은 비첨두 시간대에는 에너지 공급-수요가 바뀌게 되고 그로 인해 효용이나 비용함수가 바뀔 수 있기 때문이다. 간단히 말하면 첨두 시간대는 에너지사용비용이 증가하고, 비첨두시간대는 감소하게 된다. 상위 에이전트(coordinating agent)(예, VPP)는 이와 같은 첨두 시간대와 비첨두 시간대를 구분하여 입찰한 하위 에이전트들에 대한 전력 공급 결정이나 하위 에이전트들의 운전 및 제어를 담당할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 에너지사용량과 효용 간의 관계를 이용한 하위 에이전트들의 관리 방식을 설명하기 위한 도면이다.
기본적으로 하위 에이전트(예, 부하)에서 에너지를 많이 사용하면 효용이 증가하지만, 그에 따라 에너지 사용에 대한 비용이 상승하게 되고 이는 그림에서 보는 바와 같이 에너지 과용에 대한 억제 압력으로 작용하게 된다. 에너지 사용에 대한 비용은 시장가격과 에너지사용패턴에 따른 각 시간대의 에너지사용량이 주어질 경우 명확히 비용으로 환산될 수 있고, 효용을 화폐단위로 정량화할 경우 2가지 개념을 혼용하여 [수학식1]과 같이 순이익(Net Benefit)으로 모델링할 수 있다.
[수학식1]
Figure pat00001
여기서, 효용은 에너지사용을 함으로써 얻게 되는 효용으로 통상 에너지 사용이 증가하면 그에 따라 증가하게 된다. 통상적인 효용함수의 관점에서 볼 때 도 5와 같이 한계 체감하는 형태로 모델링된다. 비용은 전기를 사용함으로 증가하는 비용으로 '전력시장가격(원/kWh)*전력사용량(kWh)'로 결정된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지사용량과 비용/효용 간의 관계를 함수 관계를 설명하기 위한 도면이다.
에너지 사용에 대한 비용은 사용량이 증가할수록 점차 증가하고, 에너지 사용에 대한 효용(만족도)은 최적 운전점 전에는 점차 증가하다 일정 에너지 사용량(최적 운전점)을 경계로 감소하는 한계 체감 형태로 전개된다. 최적 운전점은 NBS(Nash Bargaining Solution) 게임이론의 최대 만족을 주는 점에 해당한다. 따라서, 이와 같은 에너지 사용에 대한 효용은 효용 함수에 따라 최적 운전점에서 극대화되고 최적 운전점 보다 큰 에너지 사용량에서 '0'이되도록 화폐단위로 정량화할 수 있으며, [수학식1]에 따라 비용 함수와 효용 함수를 기초로 순이득(Net Benefit) 함수를 구하면 도 6과 같이 에너지 사용량과 순이득(Net Benefit)에 대한 곡선을 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 설명하기 위한 도면이다.
에이전트(예, 부하) 간의 관계는 도 7과 같이 매트릭스 게임형태로 모델링이 될 수 있다. 각 에이전트의 운영자 또는 관리자는 자신의 의사결정과 그에 대응하는 상대방의 의사결정에 따라 다양한 보상(payoff)(화폐가치로 환산 가능)를 가지게 되는 매트릭스 내의 숫자 조합이 그러한 관계의 대상이 되는 두 에이전트의 보상이 된다. 에너지 사용량의 크기에 대한 수준(혹은 가격이 될 수도 있음)을 '상', '중', '하'의 3가지 범주로 구분한다면, 이러한 잠재적 게이밍에 따라 발생할 수 있는 잠재적 결과를 예상함으로써 본인의 전략을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 7과 같이 협력 게임 일 때의 두 에이전트에 대한 각 보상(예, 9,6)(9는 부하2의 보상, 6은 부하1의 보상)은 비협력 게임 일 때의 각각에 대한 보상(예, 4,3)(4는 부하2의 보상, 3은 부하1의 보상)보다 더 크게 미리 결정된 값으로 모델링될 수 있으며, 각각에 대한 보상은 기온이나 시장 가격 등 실시간 변하는 외부 환경 변수에 따라 시간대별로 변하도록 소정의 보상 결정식에 의해 결정될 수 있다. 즉, 가상발전기(VPP)에서는 데이터베이스에 이와 같은 매트릭스를 관리하며, 하위 에이전트들의 입찰 시 입력하는 입찰가격(P) 및 에너지 사용량(Q)에 대하여 자동으로 전력 공급량(에너지 사용량)을 선정하되, 이와 같은 매트릭스에 따라 협력게임 관계(옥션 입찰시 협력게임으로 입장 가능)가 있는 하위 에이전트들에 대하여는 서로에게 가장 보상이 큰(예, 9,6) 만큼에 해당하는 에너지 사용량 크기의 수준(예, 중,하)을 결정하고 해당 수준의 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하며, 비협력 게임 관계(옥션 입찰시 비협력게임으로 입장 가능)가 있는 하위 에이전트들에 대하여는, 입찰된 해당 에너지 사용량(Q)에 해당하는 상기 매트릭스에서의 에너지 사용량 크기의 수준(예, 상,상)을 결정하고 해당 해당 수준의 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로, 각 보상(예, 4,3)은 적더라도 효용과 비용을 반영한 도 6과 같이 순이득이 최고가 되는 최적 운전점에 해당하는, 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하여, 발전기등 전력 공급 개체가 에너지를 제공하도록 제어할 수 있다.
이와 같은 매트릭스의 각 보상값들은 위와 같은 에너지 사용량(전력 공급량)을 결정할 때마다 학습되며 일정 비율로 증가 또는 감소되도록 실시간 관리될 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 보상 결정식에 의해 기온이나 시장 가격 등 실시간 변하는 외부 환경 변수에 따라 시간대별 매트릭스의 각 보상값들이 바뀔 수도 있지만, 협력 게임관계와 비협력 게임 관계는 하위 에이전트들 양측의 통보(통신 또는 수동 가능)에 따라 언제든지 바뀔 수 있으며, 협력 게임관계와 비협력 게임 관계가 유지되는 시간에 따라 상기 소정의 보상 결정식의 각 에너지 사용량의 크기에 대한 상중하 수준별 각 보상값들을 일정 비율로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 협력 게임 관계이었던 경우 각각의 보상은 커질 수 있으며 비협력 게임 관계이었던 경우 각각의 보상은 작아질 수 있다.
상술한 바와 같은, 이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 가상발전기(VPP) 운영 시스템의 가상발전기(VPP)에서 에이전트들의 운전 및 제어를 위한 관리 방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하며, 이와 같은 기록 매체와 컴퓨터 등 장치의 결합으로 각 동작에 필요한 데이터나 정보를 입력(예, 입찰시 P, Q, 협력게임/비협력 게임 선택 등)하거나 출력하고 디스플레이하도록 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 하드 디스크, 이동형 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크(예, 인터넷, 이동통신 네트워크 등)로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장된 형태가 가능하며 네트워크를 통해 실행될 수 있다.
또한 위에서 언급한 상위 에이전트(예, VPP)와 하위 에이전트들 간의 통신, 또는 하위 에이전트들 간의 통신의 방식은 유선 또는 무선 IP(Internet Protocol) 통신 방식(예, WiBro 등) 등의 인터넷 네트워크 또는 CDMA, 3G(WCDMA)/4G(LTE) 등 이동통신방식에 따른 네트워크일 수 있다. 또한 이외에도 경우에 따라서는 PLC(Power Line Communication) 통신이나, 기타 유선 통신(예, 시리얼 통신 등), 또는 근거리 무선 통신(예, 블루투스, 지그비, NFC(Near Field Communiation) 등) 등의 통신 방식에 따른 네트워크를 이용할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (3)

  1. 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 장치를 통해 가상발전기에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 적용하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영 방법에 있어서, 전력 공급 장치의 운전 및 제어를 통하여 전력을 소비하는 부하들인 상기 하위 에이전트들로부터 입찰가격 및 에너지 사용량에 대한 옥션 입찰을 입력받고 상기 하위 에이전트들로 해당 입찰가격으로 공급될 에너지 사용량을 결정하여 상기 전력 공급 장치가 결정된 상기 에너지 사용량을 공급하도록 제어하기 위하여,
    각 운영자에 의해 결정되어 입력된 두 하위 에이전트의 에너지 사용량의 크기에 대한 상중하 각 수준별 각 하위 에이전트에 매트릭스 보상값을 데이터베이스에 유지하는 단계;
    상기 옥션 입찰 시 협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 상기 매트릭스 보상값에 따라 서로에게 가장 보상이 큰 만큼에 해당하는 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 단계; 및
    상기 옥션 입찰 시 비협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 입찰된 상기 에너지 사용량에 해당하는 상기 매트릭스에서의 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서, 해당 입찰가격으로 순이득이 최고가 되는 최적 운전점에 해당하는, 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 최적 운전점에서 극대화되고 상기 최적 운전점 보다 큰 에너지 사용량에서 '0'이 되는 화폐단위로 정량화된 효용함수에서 '전력시장가격(원/kWh)*전력사용량(kWh)'로 결정되는 비용을 뺀 값을 상기 순이득으로 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 보상값은 기온, 또는 시장 가격을 포함하는 외부 환경 변수에 따라 시간대별로 실시간 가변되며, 상기 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하면, 상기 협력 게임과 상기 비협력 게임의 관계가 유지되는 시간에 따라 해당 에이전트들에 대한 상기 매트릭스 보상값을 일정 비율로 증가 또는 감소시키는 학습 과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영 방법.
  3. 가상발전기에서 하위 에이전트들의 게임 이론적 관리 방식을 적용하는 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영을 위한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 코드로 구현된 기록매체에 있어서,
    전력 공급 장치의 운전 및 제어를 통하여 전력을 소비하는 부하들인 상기 하위 에이전트들로부터 입찰가격 및 에너지 사용량에 대한 옥션 입찰을 입력받고 상기 하위 에이전트들로 해당 입찰가격으로 공급될 에너지 사용량을 결정하여 상기 전력 공급 장치가 결정된 상기 에너지 사용량을 공급하도록 제어하기 위한 것으로서,
    각 운영자에 의해 결정되어 입력된 두 하위 에이전트의 에너지 사용량의 크기에 대한 상중하 각 수준별 각 하위 에이전트에 매트릭스 보상값을 데이터베이스에 유지시키는 기능;
    상기 옥션 입찰 시 협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 상기 매트릭스 보상값에 따라 서로에게 가장 보상이 큰 만큼에 해당하는 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서 해당 입찰가격으로 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 기능;
    상기 옥션 입찰 시 비협력게임으로 입장한 두 하위 에이전트에 대하여 입찰된 상기 에너지 사용량에 해당하는 상기 매트릭스에서의 에너지 사용량 크기의 수준에 해당하는 에너지 사용량 범위 내에서, 해당 입찰가격으로 순이득이 최고가 되는 최적 운전점에 해당하는, 각 에이전트에 제공될 에너지 사용량을 결정하는 기능; 및
    상기 최적 운전점에서 극대화되고 상기 최적 운전점 보다 큰 에너지 사용량에서 '0'이 되는 화폐단위로 정량화된 효용함수에서 '전력시장가격(원/kWh)*전력사용량(kWh)'로 결정되는 비용을 뺀 값을 상기 순이득으로 계산하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
KR1020120158451A 2012-12-31 2012-12-31 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템 KR101517996B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120158451A KR101517996B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120158451A KR101517996B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140088289A true KR20140088289A (ko) 2014-07-10
KR101517996B1 KR101517996B1 (ko) 2015-05-08

Family

ID=51736885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120158451A KR101517996B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101517996B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108023349A (zh) * 2017-12-14 2018-05-11 合肥工业大学 一种多因子合同网可交易能源机制的实现方法
CN111080014A (zh) * 2019-12-19 2020-04-28 合肥工业大学 基于负荷聚合商非合作博弈的负荷曲线优化方法
CN111476414A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 华北电力大学 一种光伏产消者优化决策方法
CN111682526A (zh) * 2020-05-28 2020-09-18 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法
CN117318166A (zh) * 2023-08-09 2023-12-29 河海大学 考虑故障风险下基于合作博弈的多虚拟电厂低碳调度方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108023349A (zh) * 2017-12-14 2018-05-11 合肥工业大学 一种多因子合同网可交易能源机制的实现方法
CN111080014A (zh) * 2019-12-19 2020-04-28 合肥工业大学 基于负荷聚合商非合作博弈的负荷曲线优化方法
CN111476414A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 华北电力大学 一种光伏产消者优化决策方法
CN111476414B (zh) * 2020-04-07 2022-04-22 华北电力大学 一种光伏产消者优化决策方法
CN111682526A (zh) * 2020-05-28 2020-09-18 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法
CN111682526B (zh) * 2020-05-28 2022-07-29 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种基于合作博弈的虚拟电厂能量管理方法
CN117318166A (zh) * 2023-08-09 2023-12-29 河海大学 考虑故障风险下基于合作博弈的多虚拟电厂低碳调度方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101517996B1 (ko) 2015-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nguyen et al. Dynamic pricing design for demand response integration in power distribution networks
Han et al. Incentivizing prosumer coalitions with energy management using cooperative game theory
Ye et al. Learning to operate an electric vehicle charging station considering vehicle-grid integration
Nunna et al. Multiagent-based transactive energy framework for distribution systems with smart microgrids
Bui et al. A multiagent-based hierarchical energy management strategy for multi-microgrids considering adjustable power and demand response
Rathnayaka et al. Framework to manage multiple goals in community-based energy sharing network in smart grid
Iria et al. Real-time provision of multiple electricity market products by an aggregator of prosumers
Bu et al. A game-theoretical decision-making scheme for electricity retailers in the smart grid with demand-side management
Gao et al. A multiagent competitive bidding strategy in a pool-based electricity market with price-maker participants of WPPs and EV aggregators
KR101517996B1 (ko) 멀티에이전트 기반의 가상발전기 운영시스템
Dey et al. Economic emission dispatch on unit commitment-based microgrid system considering wind and load uncertainty using hybrid MGWOSCACSA
Li et al. Incentivizing distributed energy trading among prosumers: A general Nash bargaining approach
Boonchuay et al. Optimal risky bidding strategy for a generating company by self-organising hierarchical particle swarm optimisation
Batchu et al. Residential demand response algorithms: State-of-the-art, key issues and challenges
Chandra et al. Transactive energy market framework for decentralized coordination of demand side management within a cluster of buildings
Aziz et al. Emerging trends and approaches for designing net-zero low-carbon integrated energy networks: A review of current practices
Muthukumaran et al. Development of smart controller for demand side management in smart grid using reactive power optimization
Gu et al. Market equilibria with energy storage as flexibility resources
Zhang et al. A dynamic game behavior: Demand side management based on utility maximization with renewable energy and storage integration
Wu et al. Decomposed particle swarm optimization for optimal scheduling in energy hub considering battery lifetime
Santos et al. Multi-agent semantic interoperability in complex energy systems simulation and decision support
Celik et al. Analysis of demand response for datacenter energy management using GA and time-of-use prices
Adil et al. Three-stage energy trading framework for retailers, charging stations, and electric vehicles: A game-theoretic approach
Pei et al. Production analytics for renewable energy portfolio management: A comparative study of active and passive strategies in digital twin
CN115864364A (zh) 一种用户参与需求响应的运行策略规划方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190430

Year of fee payment: 5