KR20150041906A - Power load forecasting method using a hybrid dynamic and fuzzy time series model - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for predicting electric power demand, comprising the steps of: calculating predicted electric power demand through a dynamic model applied with the autoregressive effect and temperature effect; and calculating the residual of the predicted electric power demand through the fuzzy time series model. Accordingly, electric power demand can be predicted using a hybrid model mixed with the dynamic model and fuzzy time series model.

Description

하이브리드 모델을 이용한 전력 수요 예측 방법{Power load forecasting method using a hybrid dynamic and fuzzy time series model}{Power load forecasting method using a hybrid model and a fuzzy time series model}

본 발명은 전력 수요 예측 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역학 모델과 퍼지 시계열 모델을 혼합한 하이브리드 모델을 이용하여 전력 수요를 예측하는 전력 수요 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power demand forecasting method, and more particularly, to a power demand forecasting method for predicting power demand using a hybrid model in which a dynamics model and a fuzzy time series model are mixed.

안정적인 전력 공급은 국가의 공업, 상업, 교통 및 일상생활에 필요한 기본적으로 보장되어야하는 현대 사회에서는 반드시 필요한 요소이다. 우리나라의 GDP당 전력사용량은 경제협력개발기구 (OECD) 전체 국가 평균의 1.7배에 달하며, 제조업 부가가치당 전력사용량은 일본과 독일의 2배 이상을 사용하고 있다. 아울러 발전소 설비의 부족으로 인한 전력예비율의 부족으로 전력 공급 불안정에 매우 취약한 사회 구조를 가지고 있다. 이러한 전력수급 불안정은 2011년 9월 15일에 발생한 전력 블랙아웃을 야기하며 현재 우리나라 전력 운영 및 수요 예측에 많은 숙제를 남겼다. 따라서 보다 정확한 전력 수요 예측은 보다 안정적이고 효과적으로 전력 공급과 수요의 균형을 맞추는데 매우 중요하다. 우리나라의 경우 한국전력거래소와 한국전력이 전력수요에 미치는 기상인자들을 고려한 단기 및 중기 예측 모형을 보유하고 있지만, 기상 인자들 사이의 상관성 및 특성 분석은 아직 미흡한 편이다. Stable power supply is a must in modern society, which must be fundamentally guaranteed for the nation's industrial, commercial, transportation and daily life. Korea's electricity consumption per GDP is 1.7 times that of the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD), and electricity consumption per manufacturing value added is more than twice that of Japan and Germany. In addition, due to the shortage of power reserve due to the shortage of power plant facilities, it is very vulnerable to instability of power supply. This unstable supply-and-demand situation caused power blackouts that occurred on September 15, 2011, and left many homeworks on power management and demand forecasting in Korea. Therefore, more accurate forecasting of power demand is crucial to a more stable and effective balance of power supply and demand. In Korea, the Korea Power Exchange and KEPCO have short - term and medium - term forecasting models that take into account the meteorological factors on power demand, but the correlation and characteristics analysis between meteorological factors are still insufficient.

전력 수요 예측과 관련된 선행문헌으로는 한국공개특허공보 제10-2009-0073937호(공개일 2009년 7월 3일) "유전자알고리즘과 퍼지시스템을 이용한 단기전력부하예측방법" 등이 있다.Prior art related to the prediction of electric power demand is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0073937 (published on July 3, 2009), "Short-term electric power load prediction method using genetic algorithm and fuzzy system".

본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 역학 모델과 퍼지 시계열 모델을 혼합한 하이브리드 모델을 이용하여 전력 수요를 예측하는 전력 수요 예측 방법을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide a power demand forecasting method for predicting electric power demand using a hybrid model in which a dynamic model and a fuzzy time series model are mixed.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 역학 모델과 퍼지 시계열 모델을 혼합한 하이브리드 모델을 이용하여 전력 수요를 예측하는 전력 수요 예측 장치를 제공하는 것이다.A second problem to be solved by the present invention is to provide a power demand forecasting apparatus for predicting power demand using a hybrid model in which a dynamics model and a fuzzy time series model are mixed.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하는 단계; 및 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a power demand using a dynamic model using an autocorrelation effect and a temperature effect, And computing a predicted power demand residual through a fuzzy time series model.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전력 예측 수요를 산출하는 단계는, 이전 시점의 기온을 나타내는 독립변수로 하여 2차 함수의 형태로 구현된 역학 모델을 이용하고, 상기 역학 모델은 자기상관 이동평균 모델인 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 방법일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the power prediction demand includes using a dynamic model implemented in the form of a quadratic function as an independent variable indicating a temperature at a previous time point, And a power demand prediction method.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 잔차를 산출하는 단계는, 기존 잔차 데이터들을 이용하여 잔차 데이터를 퍼지화하는 단계; 퍼지화된 데이터들의 퍼지논리관계성을 도출하는 단계; 및 상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법일 수 있고, 상기 잔차 데이터를 퍼지화하는 단계는, 전체 집합을 결정하는 단계; 구간의 크기를 결정하여 상기 전체집합을 분할하는 단계; 및 소속정도를 정의하고, 상기 구간 별 데이터를 퍼지화하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the residual includes: fuzzing residual data using existing residual data; Deriving a fuzzy logic relationship of the fuzzy data; And calculating the residual in accordance with the fuzzy logic relationship. The fuzzing of the residual data may comprise: determining a total set; Dividing the entire set by determining a size of the interval; And a degree of belonging, and fuzzing the data for each section.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 단계는, IF-THEN 규칙을 이용하여 상기 잔차를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 방법일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the residual according to the fuzzy logic relation may be a method of predicting the power demand using the IF-THEN rule.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 저장된 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 이용하여 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하고, 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 처리부를 포함하는 전력 수요 예측 장치를 제공한다.In order to achieve the second object of the present invention, there is provided a power supply system comprising: a storage unit for storing power demand data and temperature data; And a processor for calculating a power prediction demand through a dynamics model applying an autocorrelation effect and a temperature effect using the stored power demand data and temperature data and calculating a residual of the predicted power demand through a fuzzy time series model Provides a power demand forecasting device.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 산출된 전력 예측 수요 및 잔차를 외부로 송신하는 통신부를 더 포함하는 전력 수요 예측 장치일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power demand prediction apparatus may further include a communication unit that transmits the calculated power prediction demand and the residual to the outside.

본 발명에 따르면, 전력 수요 예측의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 전체적인 표준 오차를 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the accuracy of power demand prediction can be improved. Further, according to the present invention, the overall standard error can be greatly improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법의 흐름도이다.
도 3 내지 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법의 흐름도이다.
도 5는 2000년부터 2011년까지의 서울에서의 전력 수요량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법과 다른 방법들의 일치지수를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법과 다른 방법들의 평균 예측 오차율을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법과 다른 방법들의 예측 오차를 나타낸 것이다.
1 is a block diagram of a power demand predicting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a power demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.
3 to 4 are flowcharts of a power demand forecasting method according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph showing power demand in Seoul from 2000 to 2011. FIG.
Figure 6 shows the coincidence index of the power demand forecasting method and other methods according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating an average prediction error rate of the power demand prediction method and other methods according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows prediction errors of the power demand prediction method and other methods according to the embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents of the present invention, for the sake of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea is first given.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법은 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하는 단계, 및 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 단계를 포함한다. The power demand forecasting method according to an embodiment of the present invention includes the steps of calculating a power prediction demand through a dynamics model applying an autocorrelation effect and a temperature effect, and calculating the predicted power demand residual through a fuzzy time series model .

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: It is to be noted that components are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings, and components of different drawings can be cited when necessary in describing the drawings. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a power demand predicting apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 장치(100)는 저장부(110) 및 처리부(120)로 구성된다. 나아가, 통신부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 장치(100)는 일간과 같이, 단기 전력 수요 예측에 이용될 수 있으며, 중기 또는 장치 전력 수요 예측에 이용될 수도 있다.The power demand predicting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a storage unit 110 and a processing unit 120. Further, it may further include a communication unit. The power demand predicting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can be used for short-term power demand prediction, such as day, and may be used for mid-term or device power demand prediction.

저장부(110)는 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 저장한다.The storage unit 110 stores power demand data and temperature data.

보다 구체적으로, 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 이용하여 전력 수요를 예측하기 위하여, 상기 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 저장한다. 상기 전력 수요 데이터 및 온도 데이터는 지역별 또는 시간별로 구분되어 저장될 수 있으며, 전력 수요 예측 데이터들을 더 저장할 수 있다. 상기 전력 수요 데이터와 상기 전력 수요 예측 데이터의 차이인 잔차를 저장할 수 있다.More specifically, the power demand data and the temperature data are stored in order to predict the power demand using the power demand data and the temperature data. The power demand data and the temperature data may be stored separately by region or time, and may further store the power demand prediction data. And may store the residual, which is a difference between the power demand data and the power demand forecast data.

처리부(120)는 상기 저장된 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 이용하여 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하고, 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출한다.The processing unit 120 calculates a power prediction demand through a dynamics model to which an autocorrelation effect and a temperature effect are applied using the stored power demand data and temperature data, and calculates a residual of the predicted power demand through a fuzzy time series model .

보다 구체적으로, 정확한 전력 수요 예측을 위하여, 역학 모델과 퍼지 시계열 모델을 혼합한 하이브리드 모델을 이용한다. 상기 역학 모델은 자기상관 이동평균 모델(autoregressive integrated moving average: ARIMA)일 수 있다. 자기상관 이동평균 모델은 단변수의 과거 자료를 기반으로 미래의 변화 양상을 예측할 수 있는 방법으로, 가장 큰 장점은 자료의 변화를 잘 묘사할 수 있는 과정을 찾는 것이 가능하다는 점이다. 자기상관 이동평균 모델은 자기 상관 계산, 이동 평균 계산 및 차이 계산을 포함하며, 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.More specifically, a hybrid model that combines a dynamic model and a fuzzy time series model is used for accurate power demand prediction. The dynamic model may be an autoregressive integrated moving average (ARIMA). The autocorrelation moving average model is a method to predict the future change pattern based on the univariate historical data. The biggest advantage is that it is possible to find a process that can describe the change of the data well. The autocorrelation moving average model includes an autocorrelation calculation, a moving average calculation, and a difference calculation, and can be expressed by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Yt는 시계열 데이터, B와 εt는 각각 backshift operator와 white noise이다. 상기 자기상관 이동평균 모델은 Box and Jenkins(1970)에 의해 제시된 방법을 이용할 수 있다.Where Y t is time series data, B and ε t are backshift operators and white noise, respectively. The autocorrelation moving average model can use the method presented by Box and Jenkins (1970).

상기 퍼지 시계열 모델은 다른 시계열 모델과 다르게 수학적 가정에 대한 점검 및 선형성에 대한 조건이 필요하지 않고 적은 개수의 자료에도 적용할 수 있는 장점이 있다. 상기 퍼지 시계열 모델은 Song and Chissom(1993)에 의해 제시된 방법을 이용할 수 있다.Unlike other time series models, the fuzzy time series model does not require conditions for checking and linearity of mathematical assumptions and can be applied to a small number of data. The fuzzy time series model can use the method presented by Song and Chissom (1993).

상기 역학 모델과 퍼지 시계열 모델을 혼합한 하이브리드 모델은 전력 수요 예측을 위하여, 시계열의 계절 및 격년 변화를 고려하기 위하여 역학 모델을 정립하고, 동시에 퍼지 시계열 모델을 이용하여 잔차를 설명할 수 있다. 상기 하이브리드 모델은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The hybrid model that combines the dynamics model and the fuzzy time series model can model the dynamics model to take into account the seasonal and biennial changes of the time series for the power demand forecast and simultaneously explain the residual using the fuzzy time series model. The hybrid model can be expressed by the following equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Y1 ,t와 Y2 ,t는 각각 역학 모델과 퍼지 시계열 모델에 의해 예측된 시계열 자료이며, △와 f(Ta)는 자기상관효과와 온도효과이다. 시계열 데이터를 퍼지화하기 위하여, 구간 평균값 기반의 방법을 사용할 수 있다.Here, Y 1 , t and Y 2 , t are time series data predicted by the dynamics model and the fuzzy time series model, respectively, and Δ and f (T a ) are the autocorrelation effect and the temperature effect. To fuzzy time series data, we can use the interval average method.

전력수요량에 영향을 주는 요소는, 전력시장 관련요소, 사회, 경제적 요소, 기상학적 요소 등에 영향을 받는다. 이들 요소들이 독립변수로 포함되면 보다 효율적이고 정확한 전력수요 예측이 가능하리라 기대되지만, 모든 변수들을 포함하여 예측을 수행할 경우 각 변수들 간의 중복된 정보나 상관성에 의해 예측 모델에 잡음(noise)이 발생하여 정교한 예측이 불가능하거나 복잡한 모델이 구성된다는 단점이 있다. 상기 하이브리드 모델을 이용하면 최소한의 변수를 사용하여 보다 효율적인 예측이 가능하다. 상기 하이브리드 모델을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Factors affecting power demand are affected by factors related to the electricity market, social and economic factors, and meteorological factors. If these factors are included as independent variables, it is expected that more efficient and accurate power demand forecasting will be possible. However, when performing prediction including all the variables, noise is added to the prediction model due to overlapping information or correlation between the respective variables And there is a disadvantage that a complicated model is formed. By using the hybrid model, more efficient prediction is possible by using a minimum number of variables. The hybrid model will be described in detail as follows.

우선, 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출한다. 즉, 시간에 따른 전력수요량과 기상요소를 고려한 모델을 사용하여 예측한다. 일반적으로 전력수요의 결정요인은 경제적 변수로는 GDP, 경제외적인 변수로는 기상요소를 들 수 있다. 전형적인 수요 모델에 시간의 개념을 도입하고, 기상요소를 모형에 반영할 필요가 있다. 이를 위하여, 처리부(120)는 이전 시점의 기온을 나타내는 독립변수로 하는 2차 함수의 형태로 구현된 역학 모델을 이용하여 상기 전력 예측 수요를 산출할 수 있다. 상기 역학 모델은 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.First, the power demand forecast is calculated through the dynamics model applying the autocorrelation effect and the temperature effect. In other words, forecasts are made using a model that considers power demand and meteorological factors over time. Generally, the determinants of electricity demand are economic factors such as GDP, and non-economic variables such as weather factors. It is necessary to introduce the concept of time into the typical demand model and to incorporate the weather element into the model. For this purpose, the processor 120 may calculate the power prediction demand using a dynamic model implemented in the form of a quadratic function having an independent variable representing the temperature of the previous point of time. The dynamic model can be expressed by the following equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 s는 자기종속시차, Tt - 1는 전시점의 기온을 나타내는 독립변수이다. 기본적으로 잘 알려져 있는 전력수요의 기온에 대한 2차함수 형태의 의존성을 고려하여 기온변수를 포물선 형태로 변형하여 제곱한 변수를 포함시켰다. yt에 영향을 주는 시차변수의 갯수에 따라서 모델은 자기회귀시차분포모형(Autoregressive Distributed lag model) ARDL(p,q)가 된다.Where s is a self-dependent parallax and T t - 1 is an independent variable representing the temperature of the exhibition point. Basically, considering the dependence of the second - order function on the temperature of the power demand, which is well - known, the temperature variable is transformed into the parabolic form to include the squared variable. The model is an autoregressive distributed lag model ARDL (p, q), depending on the number of parallax variables affecting y t .

상기 전력 예측 수요를 산출한 후, 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출한다. 처리부(120)는 기존 잔차 데이터들을 이용하여 잔차 데이터를 퍼지화하고, 퍼지화된 데이터들의 퍼지논리관계성을 도출하며, 상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출한다. 퍼지 시계열을 설명하기 전에, 몇 가지를 정의한다.After calculating the power prediction demand, the predicted power demand residual is calculated through a fuzzy time series model. The processing unit 120 fuses the residual data using the existing residual data, derives the fuzzy logic relation of the fuzzy data, and calculates the residual according to the fuzzy logic relation. Before describing the fuzzy time series, we define a few.

먼저, U는 U={u1, u2, ···, un}로 정의되는 전제집합이고, 여기서, ui는 상기 U의 가능한 값들로 정의한다. 또한, 상기 U의 퍼지 변수 Ai의 퍼지 셋(fuzzy set)은 다음 수학식 4와 같이 정의한다.First, U is a premise set defined by U = {u1, u2, ..., u n }, where u i is defined as possible values of U. In addition, the fuzzy set of the fuzzy variable Ai of U is defined by the following equation (4).

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, fAi는, fAi: U →[0,1]과 같은, 퍼지 셋 Ai의 소속 함수이고, fAi(uj)는 Ai에서 uj의 소속정도이다. Where f Ai is the membership function of the fuzzy set A i , such as f Ai : U → [0,1], and f Ai (u j ) is the degree of membership of u j in A i .

다음으로, 퍼지 시계열(fuzzy time series) {F(t):t=0, 1, ···}은 fAi(t)로 정의한다.Next, a fuzzy time series {F (t): t = 0, 1, ...} is defined as f Ai (t).

마지막으로, 퍼지 관계(fuzzy relation) R(t, t-1)이

Figure pat00005
을 만족하면, F(t-1) → F(t)로 정의한다. 여기서,
Figure pat00006
는 최대 및 최소 합성 연산자(composition operator)이고, R은 퍼지 시계열간의 퍼지 관계를 나타낸다. 나아가,
Figure pat00007
인 경우, λ차 퍼지 관계가 있다고 정의하고, Ai λ는 F(t-λ)로 정의한다.Finally, the fuzzy relation R (t, t-1)
Figure pat00005
Is defined as F (t-1)? F (t). here,
Figure pat00006
Is a maximum and minimum composition operator, and R represents a fuzzy relation between fuzzy time series. Furthermore,
Figure pat00007
, It is defined that there is a? -Order fuzzy relation, and A i ? Is defined as F (t-?).

상기 정의들을 이용하여, 퍼지 시계열은 이용하여 상기 잔차를 산출하는 과정을 구체적으로 알아보도록 한다.Using the above definitions, the process of calculating the residual using the fuzzy time series will be described in detail.

상기 잔차는 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.The residual can be expressed by the following equation (5).

Figure pat00008
Figure pat00008

ht는 역학 모델에서 얻어진 잔차이고, 퍼지 시계열 모델을 이용하여 상기 잔차를 산출하기 위하여, 다음 과정을 수행할 수 있다.h t is the residual obtained from the dynamics model, and the following procedure can be performed to calculate the residual using the fuzzy time series model.

1단계: 전체집합을 결정한다.

Figure pat00009
로 결정할 수 있다. 여기서, Dmin과 Dmax는 ht의 최솟값과 최댓값이고, c1, c2는 전체집합의 양 끝점을 단순화시키는 역할을 하는 양수인 실수이다.Step 1: Determine the overall set.
Figure pat00009
. Where D min and D max are the minimum and maximum values of h t , and c 1 and c 2 are real positive integers that simplify both endpoints of the whole set.

2단계: 구간의 크기를 결정하고, 전체집합을 분할한다.

Figure pat00010
퍼지시계열의 예측은 폐구간의 길이와 수에 따라 달라지는바, 구간의 크기를 결정한다. 또한, 동일한 구간 길이로 전체집합을 분할한다.Step 2: Determine the size of the interval and divide the whole set.
Figure pat00010
The prediction of the fuzzy time series depends on the length and number of the closed interval, and determines the size of the interval. Also, the entire set is divided by the same section length.

3단계: 소속정도를 정의하고, 데이터를 퍼지화한다. 퍼지화된 시계열 Ai를 정립하기 위하여, i번째 시구간(ui)에서의 소속정도를 다음 수학식 6과 같이 정의한다.Step 3: Define membership level and fuzzy data. In order to establish the fuzzy time series A i , the degree of affiliation at the i th time interval (u i) is defined as the following Equation (6).

Figure pat00011
Figure pat00011

퍼지화된 시계열 Ai는 수학식 4와 같고, 구간 ui에서 최대소속값(maximum menbership value)를 갖는다.The fuzzy time series Ai is as shown in Equation (4), and has a maximum menbership value in the interval ui.

4단계: AFEP(the average forecasting error percentage), d(the index of agreement)등을 고려하여 퍼지시계열의 λ-order를 결정한다. 이는 상기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Step 4: Determine the λ-order of the fuzzy time series considering AFEP (the average forecasting error percentage) and d (the index of agreement). This can be expressed by Equation (7).

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 d와 AFEP는 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.D and AFEP can be expressed by the following equation (8).

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, N은 데이터의 전체 수이고, Oi와 Pi는 관측된 및 예측된 수요량이다.

Figure pat00014
는 관측된 수요량의 평균이다. d는 시스템상 오차의 랜덤 오차에 대한 상대적인 기여도를 나타내며, 이상적인 모델에서 1의 값을 갖는다.Where N is the total number of data and Oi and Pi are the observed and predicted demand.
Figure pat00014
Is the average of the observed demand. d represents the relative contribution to the random error of the systematic error and has a value of 1 in the ideal model.

5단계: 퍼지논리관계성을 도출한다. 퍼지논리관계는 시간 t에서의 상태에 대한 시간 t-1에서의 상태의 변화로 정의된다. 이는 다음 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.Step 5: Derive fuzzy logic relations. The fuzzy logic relationship is defined as the change in state at time t-1 relative to the state at time t. This can be expressed by the following equation (9).

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서, i는 t-1시점에서의 상태, j는 t시점에서의 상태를 의미한다.Here, i means a state at a time point t-1, and j means a state at a time point t.

6단계: 퍼지 IF-THEN 규칙을 이용하여 잔차를 산출한다. 상기 IF-THEN 규칙은 다음 3경우로 나눌 수 있고, 각각의 산출되는 값은 다음 수학식 9와 같다.Step 6: Calculate the residual using the purge IF-THEN rule. The IF-THEN rule can be divided into the following three cases, and each calculated value is expressed by Equation (9).

Figure pat00016
Figure pat00016

Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00017
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00020
Figure pat00021

Figure pat00022
Figure pat00022

Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00023
Figure pat00024

여기서,

Figure pat00025
일 때 현재 상태 Aj가 최대 소속함수 값을 갖기 때문에, 산출되는 값은 uj의 중간 값인 mj이다.here,
Figure pat00025
, The calculated value is m j, which is the median value of u j , since the current state Aj has the maximum membership function value.

Figure pat00026
인 경우, 는 각각
Figure pat00028
에서 최대 소속함수 값을 갖는바, 산출되는 값은
Figure pat00029
이다.
Figure pat00026
Quot; Respectively
Figure pat00028
Has a maximum value of the membership function, and the calculated value is
Figure pat00029
to be.

Figure pat00030
인 경우,
Figure pat00031
이고, 여기서, wk는 가중인자로서 여기서는 1로 설정될 수 있다.
Figure pat00030
Quot;
Figure pat00031
, Where w k can be set to 1 as a weighting factor.

상기 산출된 값을 비퍼지화함으로써 최종적으로 잔차를 산출할 수 있다.And the calculated value is made non-fuzzy, whereby the residual can be finally calculated.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수요 예측 장치는 상기 산출된 전력 예측 수요 및 잔차를 외부로 송신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.The power demand prediction apparatus according to another embodiment of the present invention may further include a communication unit for transmitting the calculated power prediction demand and the residual to the outside.

보다 구체적으로, 통신부는 외부로부터 데이터를 송신하여, 저장부(110)에 저장하거나 처리부(120)에서 전력 수요를 예측하는데 이용할 수 있고, 처리부(120)에서 산출된 전력 예측 수요 및 잔차를 외부로 송신할 수 있다.
More specifically, the communication unit may transmit data from the outside and store it in the storage unit 110 or may be used to predict power demand in the processing unit 120, and may transmit the power prediction demand and the residual calculated by the processing unit 120 to the outside Can be transmitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a power demand forecasting method according to an embodiment of the present invention.

210단계는 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하는 단계이다.Step 210 is a step of calculating a power prediction demand through a dynamic model to which an autocorrelation effect and a temperature effect are applied.

보다 구체적으로, 이전 시점의 기온을 나타내는 독립변수로 하여 2차 함수의 형태로 구현된 역학 모델을 이용하여 전력 예측 수요를 산출한다. 상기 역학 모델은 자기상관 이동평균 모델일 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 처리부(120)가 전력 예측 수요를 산출하는 과정에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 처리부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, the predicted power demand is calculated using a dynamic model implemented in the form of a quadratic function as an independent variable representing the temperature of the previous point of time. The dynamic model may be an autocorrelation moving average model. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the process of calculating the power prediction demand by the processing unit 120 of FIG. 1, and is replaced with a detailed description of the processing unit 120 of FIG.

220단계는 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 단계이다.Step 220 is a step of calculating a residual of the predicted power demand through a fuzzy time series model.

보다 구체적으로, 210단계의 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출함과 함께 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출한다. 상기 역학 모델 및 퍼지 시계열 모델의 혼합된 하이브리드 모델을 이용함으로써 전력 수요 예측의 정확도를 높일 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 처리부(120)가 전력 예측 수요의 잔차를 산출하는 과정에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 처리부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
More specifically, the predicted power demand is calculated through the dynamics model in step 210, and the predicted power demand is calculated through the fuzzy time series model. Using the hybrid model of the dynamics model and the fuzzy time series model, the accuracy of power demand prediction can be improved. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the process of calculating the residual of the power prediction demand by the processing unit 120 of FIG. 1, and is replaced with a detailed description of the processing unit 120 of FIG.

도 3 내지 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법의 흐름도이다.3 to 4 are flowcharts of a power demand forecasting method according to another embodiment of the present invention.

310단계는 기존 잔차 데이터들을 이용하여 잔차 데이터를 퍼지화하는 단계이다.Step 310 is a step of fuzzing residual data using existing residual data.

보다 구체적으로, 잔차를 산출하기 위하여, 우선 데이터를 퍼지화해야 한다. 이를 위하여, 410단계 내지 430 단계를 수행할 수 있다. 즉, 잔차 데이터를 퍼지화하기 위하여, 전체 집합을 결정하는 단계, 구간의 크기를 결정하여 상기 전체집합을 분할하는 단계, 및 소속정도를 정의하고, 상기 구간 별 데이터를 퍼지화하는 단계를 수행한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 처리부(120)가 전력 예측 수요의 잔차를 산출하는 과정에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 처리부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, in order to calculate the residual, the data must first be fuzzy. For this, steps 410 to 430 may be performed. That is, in order to fuzzy residual data, a step of determining an entire set, a step of dividing the entire set by determining the size of a section, a degree of belonging, and fuzzing the data for each section are performed . The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the process of calculating the residual of the power prediction demand by the processing unit 120 of FIG. 1, and is replaced with a detailed description of the processing unit 120 of FIG.

320단계는 퍼지화된 데이터들의 퍼지논리관계성을 도출하는 단계이다.Step 320 is a step of deriving a fuzzy logic relation of the fuzzy data.

보다 구체적으로, 퍼지화된 데이터들로부터 퍼지논리관계성을 도출하는 단계이다. 퍼지논리관계성는 잔차를 산출하는 기준이 된다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 처리부(120)가 전력 예측 수요의 잔차를 산출하는 과정에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 처리부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, it derives a fuzzy logic relationship from the fuzzy data. The fuzzy logic relation is the basis for calculating the residual. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the process of calculating the residual of the power prediction demand by the processing unit 120 of FIG. 1, and is replaced with a detailed description of the processing unit 120 of FIG.

330단계는 상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 단계이다.Step 330 is a step of calculating the residual according to the fuzzy logic relation.

보다 구체적으로, 320단계에서 도출된 퍼지논리관계성을 이용하여 잔차를 산출한다. IF-THEN 규칙을 이용하여 상기 잔차를 산출할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 처리부(120)가 전력 예측 수요의 잔차를 산출하는 과정에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 처리부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
More specifically, the residual is calculated by using the fuzzy logic relation derived in step 320. [ The residual can be calculated using the IF-THEN rule. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the process of calculating the residual of the power prediction demand by the processing unit 120 of FIG. 1, and is replaced with a detailed description of the processing unit 120 of FIG.

도 5는 2000년부터 2011년까지의 가정, 공공분야, 서비스분야, 및 산업분야에 대한 서울에서의 전력 수요량을 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing power demand in Seoul from 2000 to 2011 for households, public sector, service sector, and industrial sector.

전력수요량은 산업분야를 제외하고, 지속적으로 증가하고 있다. 피크 값은 각 년도의 동일한 구간에서 발생하며, 이는 데이터의 강한 자기상관성을 보여준다. 연간 사이클에서 여름과 겨울동안 이봉분포를 가지며, 이는 수요와 기온 사이의 주목할만한 상관이 있다는 것을 알 수 있다. 실제로, 기온 변화는 가정, 공공분야, 서비스분야, 및 산업분야의 수요 변화의 각각 84.3%, 83.2%, 86.1%, 및 72.7%를 설명할 수 있다는 것을 볼 수 있다.Electricity demand is steadily increasing, except in the industrial sector. Peak values occur in the same interval of each year, which shows strong autocorrelation of the data. The annual cycle has a bimodal distribution over summer and winter, which shows that there is a significant correlation between demand and temperature. Indeed, it can be seen that temperature changes can account for 84.3%, 83.2%, 86.1%, and 72.7% of demand changes in the home, public sector, service sector, and industry, respectively.

다음 표 1은 하이브리드 모델의 역학 모델(수학식 3)에 적용되는 계수를 나타낸 것으로 최소자승법으로 산출될 수 있다. 수요량의 연간 변화는 도 5와 같은바, 자기상관 시간 차이는 12 개월로 계산된다. 하이브리드 모델에서 사용되는 선형 모델은 통계적으로 적절하다.The following Table 1 shows coefficients applied to the dynamics model of the hybrid model (Equation 3) and can be calculated by the least squares method. The annual change in demand is the same as in FIG. 5, and the autocorrelation time difference is calculated as 12 months. The linear model used in the hybrid model is statistically appropriate.

Figure pat00032
Figure pat00032

koyck 모델, ARIMA 모델과 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 모델을 평가하기 위하여, 2000년 1월부터 2010년 10월까지의 관측된 기온과 실제 수요 데이터를 이용하였다. Observed temperature and actual demand data from January 2000 to October 2010 were used to evaluate the sheck model, the ARIMA model and the hybrid model according to the embodiment of the present invention.

Figure pat00033
Figure pat00033

상기 표 2는 역학 모델만으로 잔차를 설명하기 어렵다는 것을 보여준다. 퍼지 시계열 모델을 정립하기 위하여, 전체집합은 상기 잔차들에 의해 결정되고, 데이터는 10000, 5000, 40000, 7500 MWh로부터 24, 10, 13, 및 9개의 카테고리로 각각 가정, 공공분야, 서비스분야, 및 산업분야에서 분할된다.Table 2 above shows that it is difficult to explain the residuals only by the dynamic model. In order to establish a fuzzy time series model, the whole set is determined by the above residuals, and the data are divided into the categories of 10000, 5000, 40000, 7500 MWh, 24, 10, 13, And industrial sectors.

도 6에서 보는바와 같이, koyck 모델은 기온과 시간차이만을 고려하는바, 일치지수는 0.7보다 작으며, ARIMA 및 하이브리드 모델보다 좋지 않은 성능을 보인다. 즉, 상기 기온과 시간차이만을 고려하는 것은 수요 예측에 충분하지 않다는 것을 알 수 있다. 습도, 바람뿐만 아니라, 정부의 규제등으로부터 패턴이 발생한다는 것을 알 수 있다. ARIMA 모델과 하이브리드 모델은 다음 표 3에서 보는바와 같이, 좋은 성능을 보인다.As shown in FIG. 6, the koyck model considers only temperature and time differences. The coincidence index is smaller than 0.7, which is worse than the ARIMA and hybrid models. In other words, it can be seen that considering only the temperature and time difference is insufficient for demand forecasting. Humidity, and wind, as well as government regulations. The ARIMA model and the hybrid model show good performance as shown in Table 3 below.

Figure pat00034
Figure pat00034

하이브리드 모델은 도 6에서 보이는 바와 같이, 가정, 공공분야, 및 서비스 분야에서 거의 이상적인 결과를 보이고 있다. 또한, 하이브리드 모델은 도 7에서 보이는 바와 같이, 산업분야에서의 5%와 다른분야에서의 1%의 AFEP를 보인다. ARIMA 모델과 비교하여, 수요량의 관측된 피크 치를 예측하기에 적합한 것을 알 수 있다. The hybrid model shows almost ideal results in the home, public sector, and service sectors, as shown in FIG. The hybrid model also shows an AFEP of 5% in the industrial sector and 1% in other sectors, as shown in FIG. Compared with the ARIMA model, it can be seen that it is suitable to predict the observed peak value of demand.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법과 다른 방법들의 예측 오차를 나타낸 것이다.FIG. 8 shows prediction errors of the power demand prediction method and other methods according to the embodiment of the present invention.

도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전력 수요 예측 방법인 하이브리드 모델이 다른 모델에 비하여 오차율이 0에 가깝다는 것을 알 수 있다. 일치지수 d는 1에 가까우며, 평균예측오차율은 1%보다 낮은 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 8, it can be seen that the hybrid model, which is a power demand prediction method according to the embodiment of the present invention, has an error rate close to zero as compared with the other models. The coincidence index d is close to 1, and the average prediction error rate is lower than 1%.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed on various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

100: 전력 수요 예측 장치
110: 저장부
120: 처리부
100: Power demand forecasting device
110:
120:

Claims (11)

자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하는 단계; 및
퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법.
Calculating a power prediction demand through a dynamic model applying an autocorrelation effect and a temperature effect; And
And calculating the predicted power demand residual through a fuzzy time series model.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 예측 수요를 산출하는 단계는,
이전 시점의 기온을 나타내는 독립변수로 하여 2차 함수의 형태로 구현된 역학 모델을 이용하는 특징으로 하는 전력 수요 예측 방법.
The method according to claim 1,
The step of calculating the power prediction demand includes:
A power demand prediction method using a dynamics model implemented in the form of a quadratic function as an independent variable representing the temperature at a previous point of time.
제 1 항에 있어서,
상기 역학 모델은 자기상관 이동평균 모델인 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dynamic model is an autocorrelated moving average model.
제 1 항에 있어서,
상기 잔차를 산출하는 단계는,
기존 잔차 데이터들을 이용하여 잔차 데이터를 퍼지화하는 단계;
퍼지화된 데이터들의 퍼지논리관계성을 도출하는 단계; 및
상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the residual comprises:
Fuzzing residual data using existing residual data;
Deriving a fuzzy logic relationship of the fuzzy data; And
And calculating the residual according to the fuzzy logic relationship.
제 4 항에 있어서,
상기 잔차 데이터를 퍼지화하는 단계는,
전체 집합을 결정하는 단계;
구간의 크기를 결정하여 상기 전체집합을 분할하는 단계; 및
소속정도를 정의하고, 상기 구간 별 데이터를 퍼지화하는 단계를 포함하는 전력 수요 예측 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of fuzzing the residual data comprises:
Determining an overall set;
Dividing the entire set by determining a size of the interval; And
And defining a degree of affiliation and fuzzing the data for each section.
제 4 항에 있어서,
상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 단계는,
IF-THEN 규칙을 이용하여 상기 잔차를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of calculating the residual according to the fuzzy logic relationship comprises:
And the residual is calculated using an IF-THEN rule.
제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 1 to 6. 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 저장하는 저장부; 및
상기 저장된 전력 수요 데이터 및 온도 데이터를 이용하여 자기상관효과 및 온도 효과를 적용한 역학 모델을 통해 전력 예측 수요를 산출하고, 퍼지 시계열 모델을 통해 상기 예측된 전력 수요의 잔차를 산출하는 처리부를 포함하는 전력 수요 예측 장치.
A storage unit for storing power demand data and temperature data; And
And a processor for calculating a power prediction demand through a dynamics model applying an autocorrelation effect and a temperature effect using the stored power demand data and temperature data and calculating a residual of the predicted power demand through a fuzzy time series model, Demand forecasting device.
제 8 항에 있어서,
상기 처리부는,
이전 시점의 기온을 나타내는 독립변수로 하는 2차 함수의 형태로 구현된 역학 모델을 이용하여 상기 전력 예측 수요를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Wherein the power demand forecasting unit calculates the power demand by using a dynamic model implemented in the form of a quadratic function having an independent variable representing the temperature of the previous time point.
제 8 항에 있어서,
상기 처리부는,
기존 잔차 데이터들을 이용하여 잔차 데이터를 퍼지화하고, 퍼지화된 데이터들의 퍼지논리관계성을 도출하며, 상기 퍼지논리관계성에 따라 상기 잔차를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 수요 예측 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Wherein the residual data is fuzzy using the existing residual data, the fuzzy logic relation of the fuzzy data is derived, and the residual is calculated according to the fuzzy logic relation.
제 8 항에 있어서,
상기 산출된 전력 예측 수요 및 잔차를 외부로 송신하는 통신부를 더 포함하는 전력 수요 예측 장치.
9. The method of claim 8,
And a communication unit for transmitting the calculated power prediction demand and the residual to the outside.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109274110A (en) * 2018-11-23 2019-01-25 国网上海市电力公司 A kind of electric system unbalance factor prediction technique based on error transfer factor
CN109524961A (en) * 2018-11-23 2019-03-26 国网上海市电力公司 A kind of electric system unbalance factor prediction technique based on time series
CN109993360A (en) * 2019-03-29 2019-07-09 国网山东省电力公司费县供电公司 A kind of prediction technique and device of power data
WO2019216449A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 주식회사 알고리고 Method and apparatus for time series artificial neural network electric vehicle power demand prediction, using spatio-temporal fusion of power demand data and heterogeneous data
CN112381334A (en) * 2020-12-09 2021-02-19 鞍钢集团矿业有限公司 Method for predicting deformation trend of high and steep slope based on multi-factor fuzzy time sequence
KR102687917B1 (en) * 2023-10-23 2024-07-24 (주)임팩티브에이아이 Product demand forecasting method and device using decomposition technique and machine learning hybrid model

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019216449A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 주식회사 알고리고 Method and apparatus for time series artificial neural network electric vehicle power demand prediction, using spatio-temporal fusion of power demand data and heterogeneous data
CN109274110A (en) * 2018-11-23 2019-01-25 国网上海市电力公司 A kind of electric system unbalance factor prediction technique based on error transfer factor
CN109524961A (en) * 2018-11-23 2019-03-26 国网上海市电力公司 A kind of electric system unbalance factor prediction technique based on time series
CN109993360A (en) * 2019-03-29 2019-07-09 国网山东省电力公司费县供电公司 A kind of prediction technique and device of power data
CN112381334A (en) * 2020-12-09 2021-02-19 鞍钢集团矿业有限公司 Method for predicting deformation trend of high and steep slope based on multi-factor fuzzy time sequence
CN112381334B (en) * 2020-12-09 2024-02-13 鞍钢集团矿业有限公司 High-steep slope deformation trend prediction method based on multi-factor fuzzy time sequence
KR102687917B1 (en) * 2023-10-23 2024-07-24 (주)임팩티브에이아이 Product demand forecasting method and device using decomposition technique and machine learning hybrid model

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