KR20190095587A - 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템 - Google Patents

실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템 Download PDF

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KR20190095587A
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Abstract

본 발명은 스마트 전력 수요 관리 시스템을 개시한다. 본 발명의 스마트 전력 수요 관리 시스템은, 실시간 전력 데이터 및 기후 데이터를 수신하는 통신부, 수신된 상기 전력 데이터 및 기후 데이터를 저장하는 저장부, 상기 실시간 전력 데이터 및 기 저장된 전력 데이터를 이용하여 대수적 예측 알고리즘에 의해서 제1 예측값 집합을 산출하는 제1 예측부, 상기 실시간 기후 데이터를 분석하여 기후 변화값이 기준치 이상일 경우에 기후 변화 패턴에 이상 징후가 있음을 판정하는 기후 변화 감지부, 상기 기후 변화 감지부에 의해서 기후 변화 패턴의 이상 징후가 있음이 판정되면, 상기 전력 데이터와 기후 데이터를 이용하여 상기 제1 예측값 집합을 갱신하는 제2 예측값 집합을 산출하는 제2 예측부 및 상기 제1 예측값 집합 또는 상기 제2 예측값 집합에 기초하여 참여 고객 단말로 전력 수요 관련 정보를 전달하는 알림부를 포함한다.

Description

실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템{SMART POWER DEMAND MANAGEMENT SYSTEM USING REAL-TIME COLLECTED CUSTOMER LOAD INFORMATION}
본 발명은 스마트 전력 수요 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 빠르게 수요자 부하 정보를 수집하여 전력 수요 정보를 신속하게 제공할 수 있는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 에너지 분야의 글로벌 트렌드는 탄소 배출 규제, 신재생 에너지의 도입, 에너지 절감 추진 등에 중점을 이루고 있다. 이를 추진하기 위해서 정부 정책은 수요관리 시장 참여, REC(Renewable Energy Certificate) 거래 시장 운영, ESS(Energy Storage System) 설치 지원 제도 등을 시행하고 있다. 이에 따라 전력 거래 시장이 향후 급격하게 확대될 것으로 예상되고 있다.
수요관리 시장이 본격화 되면서 전력 거래를 위한 전력 거래 플랫폼이 개발되어 사용되고 있다. 수요자원사업자를 위한 플랫폼은 주요 기능으로서, OpenADR 기반, 자동화된 KPX 이벤트 메시지 수신 및 응답 기능, 수요관리자원 등록시 등록 가능 여부를 판단하기 위한 RRMSE 자동 계산 기능, 관리자에 의한 자원 참여 고객 등록·수정·삭제 기능, CBL 산정 기능, 이력 관리 기능, 데이터 엑셀 변환 및 다운로드 기능, 게이트 웨이 원격 관리 기능, 급전 지시시 사이렌 경보 기능, 참여 고객별 전용 대시 보드 지원 기능, 신뢰성 및 경제성 DR의 실적금 및 위약금별 자동 계산 및 보정 기능, 신뢰성 DR 및 경제성 DR 각각의 감축시 감축 현황 그래프 구현 기능, 및 스마트폰용 대시보드 제공 등 다양한 기능을 제공하고 있다.
그러나, 종래의 전력 거래 플랫폼은 수요관리 시장의 기본 기능만이 구현되어 있어서, 시장예측에 대한 정보를 고객에게 제공하지 못하고 있다. 그로 인하여, 고객은 신뢰성 DR(실시간 급전 지시에 따른 수요 반응 자원 거래)의 경우, 전력 거래소로부터 불시에 전달되는 수요관리 감축 지시 이행을 위해 1시간 전에 전달된 지정 시간에 계약된 전력 사용량을 감축하여야 한다. 또한, 경제성 DR(가격 결정 발전 계획에 따른 수요 반응 자원 거래)의 경우, 다음날의 전력 거래 입찰 시장에 대한 입찰 용량과 가격에 대한 사전 정보를 알기 어렵다는 문제점이 지적되고 있다.
따라서, 고객으로부터 보다 신속하게 부하 정보를 수집하여, 고객이 전력 사용 계획을 수립하는데 필수적인 정보를 보다 빠르게 제공할 수 있는 새로운 개념의 스마트 전력 수요 관리 시스템 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다.
선행문헌 1 : 공개특허 제10-2013-0045006호(2013년 05월 03일) 선행문헌 2 : 공개특허 제10-2014-0075617호(2014년 06월 19일) 선행문헌 3 : 공개특허 제10-2017-0007071호(2017년 01월 18일) 선행문헌 4 : 등록특허 제10-1724686호(2017년 04월 03일)
상술한 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 전력 거래소에서 요구하는 수요자 부하 정보의 수집 주기보다 빠르게 수요자 부하 정보를 수집하여, 전력 거래 입찰 시장에 참여하는 고객에게 경제성 DR 입찰 참여 정보, 전력 사용 스케줄링 정보, 전력 감축량에 대한 실시간 정보 등을 보다 빠른 시간 주기로 제공할 수 있도록 수요자 부하 정보를 보다 빠르게 수집하는 스마트 전력 수요 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템은, 수요자측에 설치되서 수요자 부하 정보를 실시간으로 수집하는 복수의 센서로부터 수집된 수요자 부하 정보를 기 결정된 시간 주기로 수신하고, 외부 서버로 부터 기후 데이터를 수신하는 통신부, 상기 실시간 수집된 수요자 부하 정보 및 기 저장된 수요자 부하 정보를 이용하여 대수적 예측 알고리즘에 의해서 제1 예측값 집합을 산출하는 제1 예측부, 상기 실시간 기후 데이터를 분석하여 기후 변화값이 기준치 이상일 경우에 기후 변화 패턴에 이상 징후가 있음을 판정하는 기후 변화 감지부, 상기 기후 변화 감지부에 의해서 기후 변화 패턴의 이상 징후가 있음이 판정되면, 상기 수요자 부하 정보와 기후 데이터를 이용하여 상기 제1 예측값 집합을 갱신하는 제2 예측값 집합을 산출하는 제2 예측부, 상기 제1 예측부 또는 상기 제2 예측부에 의해서 산출된 상기 제1 예측값 집합 또는 상기 제2 예측값 집합을 이용하여 수요자의 전력 사용 패턴을 분석하는 분석부 및 상기 분석부의 분석 결과에 기초하여 참여 고객 단말로 전력 수요 관련 정보를 전달하는 알림부를 포함를 포함한다.
이 경우에, 상기 복수의 센서로 부터 수집된 사용자 부하 정보를 비일시적으로 저장하고 관리하는 실시간 전력 정보 수집 모듈을 더 포함한다.
이 경우에, 상기 실시간 전력 정보 수집 모듈은, 상기 복수의 센서와 인터넷 프로토콜에 기반한 실시간 패킷 통신을 통하여 수요자 부하 정보를 송수신한다.
이 경우에, 상기 실시간 전력 정보 수집 모듈은, 상기 복수의 센서의 각각에 할당된 인터넷 프로토콜 어드레스를 이용하여 해당 센서를 구분하되, 해당 센서에 고유하게 부여된 고유값을 보충적으로 이용하여 해당 센서를 식별한다.
한편, 상기 분석부는, 상기 제1 예측값 집합 또는 상기 제2 예측값 집합에 기초하여 전력 사용 증감 경향을 분석하여 익일 예상 전력 사용량 및 전력 예상 감축량을 예측한다.
이 경우에, 상기 알림부는, 상기 익일 예상 전력 사용량을 이용하여 경제성 DR 입찰 참여 여부에 대한 제1 알림 메시지를 전송한다.
이 경우에, 상기 알림부는, 상기 전력 예상 감축량을 이용하여 특정 수요자가 신뢰성 DR을 달성할 수 있는지 여부에 대한 제2 알림 메시지를 전송한다.
이 경우에, 상기 알림부는, 상기 제2 알림 메시지에 감축 목표량 대비 현재 감축량을 실시간으로 대비하여 확인할 수 있는 그래프를 포함하여 전송한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전력 거래소에서 요구하는 수요자 부하 정보의 수집 주기보다 빠르게 수요자 부하 정보를 수집하여, 전력 거래 입찰 시장에 참여하는 고객에게 경제성 DR 입찰 참여 정보, 전력 사용 스케줄링 정보, 전력 감축량에 대한 실시간 정보 등을 보다 빠른 시간 주기로 제공함으로써, 수요자가 보다 신속하게 전력 감축량을 모니터링할 수 있다.
또한, 수요자에게 빠른 주기로 전력 스케줄링에 관한 시각화 정보를 제공함으로써 수요관리사업의 참여고객의 편의성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템이 적용된 전력 수요 관리 플랫폼을 예시적으로 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요자 부하 정보를 실시간 수집하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 전력 정보 수집 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 전력 정보 수집을 설명하기 위한 도면,
도 6은 대수적 예측을 이용한 최대 피크 전력의 예측값과 실제값 사이의 차이를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 3에 도시된 스마트 전력 수요 관리 시스템의 예측 알고리즘을 구체적으로 설명하는 예시적인 도면,
도 8은 도 3에 도시된 제2 예측부를 구현하기 위한 서포트 벡터 회귀의 훈련 프로세스를 설명하기 위한 플로우챠트,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신뢰성 DR을 예보하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍도, 그리고,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경제성 DR을 예보하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍도,
본 발명을 실시하기 위한 바람직한 실시 예를 이하에서 도면과 함께 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 위해하기 위한 일 예를 설명하는 것일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 자유로운 변형 실시예가 도출될 수도 있다. 먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템의 구조를 이하에서 설명한다.
1. 스마트 전력 수요 관리 시스템
도 1은는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 수요 관리 플랫폼을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 전력 수요 관리 플랫폼은 스마트 전력 수요 관리 시스템(100), 수요자 단말(200), 전력거래소 서버(300) 및 전력 사용량 실시간 수집 모듈(400)을 포함한다. 이외에도 데이터를 저장하거나 독출할 수 있는 클라우드 서버(S) 및 스마트 전력 수요 관린 시스템(100)과 수용자 단말(200)을 연결하는 네트워크(N)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 전력 수요 예측, 가격 결정 발전 계획 정보, 전력 시장 가격 예측 정보, 전력 구입비 예측 정보, 신뢰도 수요 관리, 경제성 수요 관리, 평가 분석, 실시간 정보 서비스 등의 전력 수요 관리에 관한 다양한 기능을 수행할 수 있다.
스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 수요자 단말(200) 및 전력거래소(300)를 상호 연결하는 중계 역할을 담당하고, 수요자 단말(200)과는 공중망(Public Network)를 통해서 통신할 수 있다.
스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 네트워크(N)을 통해서 수요 관리 시행 정보를 SMS 안내 메시지 형태로 수요자 단말(200)로 전송할 수 있다. 또는 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 신뢰성 DR 등의 결과 분석 정보 및 관련 인센티브 지급을 네트워크(N)를 통해서 수요자 단말(200)로 전송할 수 있다.
수요자 단말(200)은 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)의 관리에 따라 수요 관리 정보 서비스를 실시간으로 제공할 수 있다. 또한 수요자 단말(200)은 수요 절감 시행 정보, 전력 사용량 실시간 수집 모듈(400)로 수요 절감 시행 정보 또는 전력 사용량 실시간 정보를 제공할 수 있다.
전력 거래소(300)는 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)과 연계하여 수요 관리 시행에 관한 전반적인 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 전력 거래소(300)는 급전 지시가 필요한 상황이 발생하면, 신뢰성 DR을 발령하여 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)에 전송할 수 있다. 또는 전력 거래소(300)는 신뢰성 DR에 응답하여 수요 절감을 실시한 수요자를 평가하여 인센티브를 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)에 전달할 수 있다.
수요 절감 시행 정보, 전력 사용량 실시간 수집 모듈(400)은 수요자 단말(200)로부터 실시간으로 수요 절감 시행 정보, 전력 사용량 실시간 정보를 수집할 수 있다. 수집 모듈(400)은 수집된 정보를 웹 클라우드 서버(S)에 실시간 또는 이시간으로 정보 자동 갱신을 할 수 있다. 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요자 부하 정보를 실시간 수집하는 프로세스를 설명한다.
전력 거래소(300)는 수요관리사업자(100)에게 수요자 부하 정보를 확인ㅎ기 위하여 N번째 전력 검침 요청을 한다(S201). 수요관리사업자(100)는 전력 거래소(300)의 검침 요청 전후에 M번째 고객 부하 정보 요청을 한다(S202). 전력 거래소(300)의 N번째 요청과 수요관리사업자(100)의 M번째 요청은 동시적 또는 이시적으로 이루어질 수 있다. 참여고객(200)은 수요자측에 설치된 센서에 의해서 M번째 요청에 응답하는 센싱 값을 M번째 고객 부하 정보로 응답한다(S203). 수요관리사업자(100)는 M번째 응답에 기초하여 M번째 고객 부하 패턴 분석을 한다(S204). M번째 부하 패턴 분석 후에 전력 수요 정보를 참여 고객(S205)에 제공한다. 이렇게 M번째 요청(S202) 이후에 M번째 수요 정보 제공(S204)까지의 과정을 2 내지 5번 반복한다(S205 내지 S209). 이러한 반복 과정 이후에 일정한 시간이 흐르면 N번째 요청에 대한 전력 검침 정보를 제공한다(S210). N번째 전력 검침 정보 제공 이후(S210)에 전력 거래소(300)는 N+1번째 전력 검침 요청을 발행한다(S211).
상술한 바와 같이 전력 거래소(300)의 N번째 검침 요청과 N+1번째 검침 요청 사이에 적어도 2번 이상의 고개 부하 점검이 이루어지고, 바람직하게는 5번의 고객 부하 점검이 이루어지게 된다. 이처럼 실시간으로 고객 부하 정보를 수집하여 고객의 전력 사용 패턴 분석을 하게 되면, 긴급한 상황에서도 고객의 부하 정보를 정확하게 수집하거나 예측할 수 있게 된다.
웹 클라우드 서버(S)는 자동 갱신되는 수요 절감 시행 정보, 전력 사용량 실시간 정보를 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)과 데이터 연계를 통하여 실시간 확인 및 데이터 쓰기/읽기가 가능한 서비스를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 3을 참고하면, 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 통신부(110), 분석부(120), 제1 예측부(130), 기후 변화 감지부(140), 제2 예측부(150) 및 알림부(160)를 포함한다.
통신부(110)는 웹 클라우드 서버(S)로부터 실시간 정보를 수신할 수 있다. 또는 통신부(110)는 네트워크(N)를 통해서 수요자 단말(200)로부터 수요자 전력 정보를 수신할 수 있다. 또한 통신부(110)는 전력 거래소(300)로부터 실시간으로 전력 시장 정볼르 수신할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 기상청 서버, 인터넷 포털 서비스 제공자, 또는 기타 기상 관련 웹 서버로부터 실시간 기상 정보를 수신할 수 있다.
분석부(120)는 수신된 실시간 전력 시장 정보 및 기상 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 분석부(120)는 기 저장된 전력 시장 정보 및 기상 정보를 일정 기간 동안 저장할 수 있다. 분석부(120)는 전력 시장 정보 및 기상 정보를 데이터 분석을 할 수 있는 형태로 저장할 수 있다. 분석부(120)는 전력 정보 및 기후 정보를 분석하여 전력 사용 패턴 분석을 할 수 있다. 분석부(120)는 이하에서 설명하는 제1 예측부(130) 및 제2 예측부)(150)에 의해서 예측된 예측값 집합을 이용하여 전력 사용 패턴을 분석할 수도 있다.
제1 예측부(130)는 실시간 전력 시장 정보(예컨대, 수요자 부하 정보) 및 기 저장된 전력 시장 정보에 기초하여 대수적 예측 알고리즘(Algebraic Prediction Algorithm)에 따라 제1 예측값 집합을 예측할 수 있다. 예컨대, 제1 예측부(130)는 과거 전력 피크 부하 데이터와 실시간 전력 피크 부하 데이터를 이용하여 특정 미래 시점의 전력 피크 부하 데이터를 예측할 수 있다.
제1 예측부(130)는 대수적 예측 알고리즘(AP Algorithm)을 이용하여 시계열 데이터에 대한 특정 미래 시점의 정보를 예측할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 이하 별도의 도면을 참고하여 설명한다.
기후 변화 감지부(140)는 실시간으로 수신되는 기후 정보를 분석하여 기후 변화의 패턴에 이상 징후가 있는지 여부를 감지한다. 기후 변화 감지부(140)는 기후 변화 패턴이 이상 징후라고 판단할 경우에, 기후 변화값을 추출하여 이를 저장부(120)에 저장한다.
기후 변화 감지부(140)는 당일의 최대 온도, 최저 온도, 평균 온도, 최대 습도, 최저 습도 및 평균 습도로 구성된 당일 기상 정보 집합과 전일의 최대 온도, 최저 온도, 평균 온도, 최대 습도, 최저 습도, 평균 습도로 구성된 전일 기상 정보 집합을 상호 비교하여 변화폭이 기준치보다 큰 경우에 기후 변화 패턴을 이상 징후로 감지할 수 있다. 예컨대, 기후 변화 감지부(140)는 당일의 최대 온도(Tmax1)가 전일의 최대 온도(Tmax2)보다 기준치(예를 들어 5℃) 이상 차이가 발생하면 기후 변화 패턴에 이상 징후가 발생한 것으로 판정할 수 있다. 그 밖에도 최저 온도, 평균 온도, 최대 습도, 최저 습도, 평균 습도에 대해서도 급작스러운 변화가 감지되면 각각의 기준치와 비교하여 이상 징후 여부를 판정하게 된다.
제2 예측부(150)는 기후 변화 감지부(140)에 의해서 기후 변화의 이상 징후가 감지되면, 제1 예측부(130)에 의해서 예측된 제1 예측값 집합을 제2 예측값 집합으로 갱신할 수 있다. 제2 예측부(150)는 서포트 벡터 회귀(Support Vector Regression) 알고리즘에 따라 제1 예측값 집합을 제2 예측값 집합으로 갱신할 수 있다. 서포트 벡터 회귀(SVR) 알고리즘에 대해서는 이하에서 별도의 도면과 함께 설명한다.
알림부(160)는 제1 예측부(130) 및 제2 예측부(150)에 의해서 예측된 제1 예측값 집합 또는 제2 예측값 집합에 기초하여 전력 수요에 관한 정보를 생성하고, 생성된 전력 수요에 관한 정보를 수요자 단말(200) 또는 전력 거래소(300)에 전달한다. 예컨대, 알림부(160)는 제1 예측값 집합 또는 제2 예측값 집합에 기초하여 신뢰성 DR이 발행될 것으로 예측되면, 신뢰성 DR 발령 예측 정보를 생성하여 사용자 단말(200)에 전달한다. 또한, 알림부(160)는 제1 예측값 집합 또는 제2 예측값 집합에 기초하여 경제성 DR을 위한 입찰 전력량 및 가격을 예측하면, 경제성 DR 정보를 생성하여 사용자 단말(200)에 전달한다.
본 발명의 경우에는 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)에 의해서 수요자의 전력 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 전력 정보를 이용하여 부하패턴분석을 수행한 뒤, 각 수요자에게 전시 사용 스케줄링, 현재 감축량과 목표 대비 실정 정보, 경고 메시지 정보 등을 제공한다. 알림부(160)는 이러한 전력 수요 정보를 경제성 DR, 신뢰성 DR 정보와 함께 또는 별도로 사용자 단말(200)에 전달한다. 이하에서는 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)에 의해서 실시간으로 전력 정보가 수집되서 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)에 제공되는 구체적인 프로세스를 설명한다.
2. 실시간 전력 정보 수집 모듈
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 전력 정보 수집 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참고하면, 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)과 직접 또는 간접적으로 연결되서 실시간으로 수집되는 전력 정보를 제공한다. 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 5분 이내의 시간 주기 바람직하게는 1분 내지 2분의 시간 주기로 사용자 부하 정보를 수집하고, 수집된 사용자 부하 정보를 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용할 수 있다. 이때 실시간 수집되는 수요자 부하 정보는 1분 내지 2분의 시간 간격으로 수요자로부터 수집되는 부하 정보를 의미한다. 일반적으로는 5분 이상의 시간 간격으로 수요자로부터 부하 정보를 수집하고 있으나, 5분 이상의 시간 간격을 갖을 경우에는 최대 시간 간격에서 발생되는 급작스러운 부하 사용량 변화를 예측하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 수요자의 부하 사용량을 수집하기 위하여 수요자측에 설치된 센서로부터 1분 단위로 수요자 부하 정보를 수집한다. 이에 대해서는 별도의 도면을 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 전력 정보 수집을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참고하면, 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 사용자측에 설치된 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)와 인터넷을 통하여 연결된다.
실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 인터넷 프로토콜에 기반하여 패킷 통신을 이용하여 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)로부터 수집된 센싱값을 수신한다.
실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 기 정해진 시간(예를들어, 1분 또는 2분) 주기로 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)로부터 수요자 부하 정보를 수집한다. 만약 기 정해진 시간을 1분 이하로 수집할 경우에는 보다 정확하게 수요자 부하 정보를 획득할 수 있다. 하지만, 1분 이내에는 부하 변화의 폭이 크지 않으므로, 1분 이내로 수요자 부하 정보를 요구할 경우에 네트워크에 과부하가 예상될 수 있므로, 1분 내지 2분 주기로 수요자 부하 정보를 요구하는 것이 바람직하다.
수요자 측에 설치된 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)는 수요자의 전력 계량기에 임배디드되거나 아니면 별도로 설치되서, 수요자의 부하 전력을 모니터링할 수 있는 구성이다. 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)는 고유한 인터넷 프로토콜 어드레스를 갖고 있으며, 기기를 식별하기 위해서 고유하게 할당된 고유값을 보유하고 있다.
실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)와 인터넷을 통하여 통신할 수 있으므로, 실시간 전력 정보 수집 모듈(400)은 유무선의 인터넷이 연결된 환경에서는 복수의 센서(node_1, node_1 내지 node_N)로부터 수집된 정보를 실시간으로 수신할 수 있다. 이처럼 복수의 센서node_1, node_1 내지 node_N)는 사물 인터넷(Internet of Thing)으로 구축될 수 있는 구성이다.
3. 대수적 예측 알고리즘(Algebraic Prediction Algorithm)
도 6은 대수적 예측을 이용한 피크 전력의 예측값과 실제값 사이의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참고하면, 이하 설명하는 대수적 예측 알고리즘에 기초한 피크 전력값의 예측값과 실제값은 일치하기도 하고 차이가 발생하기도 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 대수적 예측 알고리즘을 이용하면 피크 전력에 대한 과거의 데이터를 입력값으로 하여 이를 행켈 행렬로 모델링한 뒤, 행켈 행렬의 n행에 검증된 데이터를 추가하여 행켈 행렬을 수정함으로써, 실질적인 대수적 예측 모델을 구축할 수 있다.
이는 스켈레톤 대수 계열의 식별에 기반을 두고 있는 단기간 시계열 예측을 위한 기술이다. 즉 프로세스의 공학적 모델에서 수학적 문제를 구축하고 미래에 이 모델을 투영하는 것을 목표로 한다. 이러한 대수적 예측 알고리즘 행켈 행렬(Hankel Matrix)의 계급(Rank)에 기초하여 대수적 시퀀스의 골격을 식별한다.
행켄 행렬은 허먼 행켈의 이름을 따서 명명된 것으로서, 기본 상태 공간 모델의 실현이 요구될 때 출력 데이터의 시퀀스가 주어지면, 시스템 식별에 널리 사용된다.
시퀀스의 행켈 순위 개념은 수치 시퀀스 식별을 위해 제안된다. 그러나 시퀀스의 행켈 서열은 시스템의 상태 공간 실현과는 독립적인 개념이다. 행켈 계급은 근본적인 동적 시스템의 분석 모델을 근사하지 않고 서열의 원소들 간의 대수 관계를 설명한다. 또한, 이러한 대수 관계는 다음의 수학식 1과 같이 행켈 행렬 구성 및 공식에 의해서 설명될 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 표현 된 바와 같이 2n요소를 가진 주어진 수의 관측치에 대해, 과거 행동을 미래로 추정하는 과정의 모형을 표현할 수 있다.
상기 수학식 1에서 Pk-1은 현시점의 관측값이다. 시퀀스가 대수 진행이고 그것의 행켈 순위가 n과 같다고 가정하면, 시퀀스 Pk의 다음 요소를 다음의 수학식 2와 같이 행켈 행렬의 형태로 결정할 수 있다.
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 유일한 미지수는 Pk 이고 또는 행켈 행렬의 행렬식(determinant)을 0으로 간주하는 행렬식을 다음 수학식 3과 같이 Pk를 풀기위한 선형 대수 방정식 세트로 표현할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 수학식 3은 산술 진행 및 기하학적 진행과 같은 대수 진행에 대한 일반적인 수식이다. 하지만 이러한 수학식 3은 실제 시스템에서 기존의 방해 및 잡음으로 인해 실생활 시계열에 적용되기가 쉽지 않다.
이를 해결하기 위하여, 행켈 계급의 개념을 사용하여 더 실제적인 예측 모델을 생성해야 한다. 상기 수학식 3은 시계열의 보다 정확한 미래 값을 예측하기 위하여 스켈레톤 대수 서열의 더 나은 표현을 식별하기 위해 개선된다. 수학식 3은 다음 수학식 5와 같이 수정될 수 있다.
Figure pat00005
상기 수학식 4는 여전히 Pk 를 풀기 위해서 유효한 수식이다. 예측의 정확도를 높이기 위해 더 많은 정보를 얻을 수 있도록 수학식 3으로 표현된 행렬 위에 추가 행을 추가한다. 수학식 5는 다음 수학식 6과 같이 단순하게 표현될 수 있다.
Figure pat00006
측정 횟수(m)는 시스템 매개 변수 수(n)를 초과하는 것이 중요하다. 즉, m>n이어야 한다. 따라서, 추정 과정에서 측정 오차를 걸러내고 좋은 품질 추정치를 얻을 수 있다. 선형 최소 오차 제곱 추정의 방법에서, 목적은 오차 또는 잔차의 제곱의 합을 최소화하는 것이다. 의사역행렬을 얻는 관습적 프로세스를 사용하여 다음과 같은 수학식 7을 얻을 수 있다.
Figure pat00007
여기서 [PTP]-1PT는 P의 왼쪽 의사 역행렬(pseudo-inverse)이고, ^a는 a의 최적 또는 가장 작은 최소 제곱 추정치이다. P 행렬 구현은 전날의 일련의 시간별 데이터를 사용하여 행켈 행렬을 작성하는 것과 매우 유사합니다.
그러나 제안된 방법론을 최대화하는 데 가장 중요한 부분은 제안된 예측 전략의 구현을 위한 획기적인 것으로 입증된 행 벡터의 최적 값을 파악하는 것이다. 선형 최소 오차 제곱 추정 방법은 일련의 측정 값의 평균값을 찾는다. 측정 값 세트가 가우시안 에러 분포를 가질 때, 일반적으로 테네시 값은 최상의 추정값으로 받아들여진다. 또한 불량 데이터의 존재로 인해 불리한 영향을 받을 수 있다. 그러므로 제공된 데이터를 기반으로 최상의 예상치를 설정하려면 가능한 한 많은 기록 데이터를 확보해야한다.
따라서 데이터 준비 및 전처리 과정에서 관련없는 데이터를 무시할 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 바람직하게는 10일 내지 40일의 과거 데이터 집합을 사용하여 테스트하여 사용되는 데이터의 적절한 양을 결정할 수 있다.
도 6에 도시된 기후 변화 이벤트 발생 포인트에서 대수적 예측 알고리즘에 의해서 예측된 제1 예측값 집합에 대한 갱신이 필요해진다. 이러한 제1 예측부(130)에 의해서 예측된 제1 예측값 집합에 대한 갱신은 서포트 벡터 회귀 알고리즘을 이용하여 기후 정보와 전력 시장 정보를 이용한 서포트 벡터 회귀 모델을 훈련시킨 훈련 모델에 의해서 제1 예측값 집합을 제2 예측값 집합으로 갱신할 수 있다.
4. 하이브리드 방식의 예측 알고리즘
도 7는 도 3에 도시된 스마트 전력 수요 관리 시스템의 예측 알고리즘을 구체적으로 설명하는 예시적인 도면이다. 도 7을 참고하면, 제1 예측부(130)는 대수적 예측 알고리즘에 의해서 과거 전력 피크 정보 및 실시간 전력 피크 정보에 기초하여 특정 시점의 전력 피크값을 포함하는 제1 예측값 집합을 생성한다. 기후 변화 감지부(140)는 실시간 수집된 기후 정보를 이용하여 당일 기후 정보와 전일 기후 정보 사이에 큰 변화가 없으면, 제1 예측값 집합을 알림부(160)에 전달한다. 만약, 당일 기후 정보와 전일 기후 정보 사이에 큰 변화가 감지되면, 제1 예측값 집합과 감지된 기후 변화값을 제2 예측부(150)에 전달한다. 제2 예측부(150)는 이하에서 설명하는 훈련된 SVR 모듈에 의해서 제1 예측값 집합과 기후 변화값을 이용하여 제1 예측값 집합을 제2 예측값 집합으로 갱신한다. 제2 예측부(150)는 제2 예측값 집합을 알림부(160)로 전달한다.
5. 서포트 벡터 회귀(Support Vector Regression ; SVR) 모델 훈련
도 8은 도 3에 도시된 제2 예측부를 구현하기 위한 서포트 벡터 회귀의 훈련 프로세스를 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 8을 참고하면, 훈련된 SVR 모듈을 설정하기 위해서는 제1 예측값 집합을 생성하는 과정(S501 내지 S503)과 기후 변화 감지 과정(S504 내지 S506)과, 제1 예측값 집합과 기후 변화값을 이용하여 데이터를 필터링한 뒤, 선별된 데이터를 가지고 데이터 훈련을 통하여 훈련된 SVR 모듈을 설정한다.
이때, 서포트 벡터 회귀 (SVR)는 수치 예측을 위한 알고리즘인 SVM (Support Vector Machine)의 확장이다. SVM 알고리즘은 분류 작업에 적용 할 수 있는 첨단 방식의 기계 학습 알고리즘이다. SVM 방식은 훈련 데이터를 사용하여 최적화 방법을 적용하여 두 클래스 사이의 최대 마진 하이퍼 평면을 찾는 방식이다. 의사 결정 경계는 지원 벡터라고 하는 교육 데이터의 하위 집합으로 정의된다. 커널 함수를 사용하여 계산 복잡도를 낮게 유지하면서 비선형 결정 경계를 형성할 수 있다.
또한 SVR은 몇 가지 지원 벡터로 표현할 수 있는 의사 결정 경계를 생성하며 커널 함수와 함께 사용하여 복잡한 비선형 결정 경계를 생성 할 수 있다. 선형 회귀(Linear Regression)와 마찬가지로 SVR은 교육 데이터에 가장 적합한 함수를 찾으려고 시도한다. 선형 회귀(LR)와는 달리 SVR은 오류를 무시하고, 사용자가 지정한 매개 변수를 사용하여 회귀 선 주위에 튜브를 정의한다. 오류가 무시되고 오류의 최소화뿐만 아니라 선의 평탄도를 극대화하려고 시도한다.
시계열 예측을 위한 SVR은 다음의 수학식 8처럼 표현될 수 있다. 주어진 훈련 데이터는 (x1, y1), (x2, y2), . . . , (xn, yn)이다. 여기서 x는 입력 벡터이고 y는 x의 관련 출력값이다.
Figure pat00008
여기서 xi는 고차원 공간에 매핑되고 ζi는 ε- 감응 튜브에 종속되는 상위 트레이닝 오차 (ξ * i는 더 낮음)이다. |yi - (wTφ (xi) + b ) | ≤ ε이다. 회귀 품질을 제어하는 매개 변수는 오차 c의 코스트, 튜브 ε의 넓이 및 매핑 함수 φ이다.
상기 수학식 8의 제약은 대부분의 데이터 xi를 튜브 |yi - (wTφ (xi) + b ) | ≤ ε에 포함시키고 싶다는 것을 암시한다. 만약 xi가 이 튜브 안에 없다면 오차 ζi 또는 ξ*i가 있어 목적 함수에서 최소화한다. 전통적인 최소 자승 회귀에 대해 ε은 항상 0이고 데이터는 고차원 공간으로 매핑되지 않는다. 그러나 SVR은 회귀 문제에 대해보다 일반적이며 유연한 처리 방법이다.
SVR의 주요 매개 변수는 ε과 C이다. 상술한 바와 같이, ε은 회귀 함수를 중심으로 오차가 없는 튜브를 정의하므로 함수가 훈련 데이터에 얼마나 잘 맞는지를 제어한다. 매개 변수 C는 훈련 오차와 모형 복잡성 간의 균형을 제어한다. 더 작은 C는 훈련 오차의 수를 증가시킨다. 더 큰 C는 훈련 에러에 대한 패널티를 증가시키고 강한 마진의 SVM과 유사한 행동이 발생한다.
SVR 공식의 원리는 SVM과 비슷한 관점에서 이루어지며 일단 훈련되면 SVR은 다음의 수학식 9를 이용하여 예측을 생성한다.
Figure pat00009
본 발명에서 SVR을 구현하기 위해, 입력 학습 데이터 xi와 yi는 각각 기후 관련 파라미터와 부하 편차를 나타낸다. 입력 데이터 쌍의 훈련이 준비되면 훈련된 SVR 모듈을 사용하여 입력 xn가 주어진 yn 값을 근사화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 시계열 모델에 기후가 입력되지 않으면 일반적으로 예측 능력이 제한될 수 있다. 즉, 온도와 습도와 같은 기후 변수의 영향은 중요하다. 신경망 접근법에서 네트워크 가중치를 추정하기 위해 부하 및 온도 판독 값의 적절한 과거 패턴을 식별하기 위해 최소 거리 측정이 사용될 수 있다. 이는 날씨 패턴의 급격한 변화의 문제를 극복하기 위한 것이다. 비슷한 방법으로 부하, 온도 및 습도의 역사적 패턴이 SVR 모듈 교육의 기초로 확인된다. 전날과 현재의 주간 날씨 조건 사이의 현저한 변화가 발견될 때, 대수적 예측 알고리즘을 사용한 제1 예측값 집합의 증가된 오차가 관찰된다.
본 발명의 일 실시 예에서 대수적 예측 알고리즘은 행켈 행렬의 개념을 이용하고, 입력 데이터는 예측 대상 연도의 전년도 전력 데이터를 사용할 수 있다. 다른 예측 모델과 비교하여 대수적 예측 알고기즘의 성능을 표시하기 위해 AR, ARMA 및 SVR 방법도 구현될 수 있다. 따라서 대수적 예측 알고리즘의 성능은 히스토리 데이터의 입력 증가와 수정된 행켈 행렬의 행 벡터의 값을 변화시킴으로서 확인될 수 있다.
또한, 기상 조건의 중대한 변화가 발견되는 날의 각 예측 모델의 성과를 평가하기 위해 반복적인 1 단계 전방 예측이 구현될 수 있다. 과거 전력 데이터를 이용하여 대수적 예측 알고리즘으로 제1 예측값 집합을 예측하더라도 기후 변화를 감안하지 않으면 제1 예측값 집합에 오차가 발생될 수 있음을 이해할 수 있다.
그러므로, SVR 모듈을 트레이닝함으로써, 제1 예측값 집합을 제2 예측값 집합으로 갱신하여 제1 예측값 집합의 오차를 줄여줄 수 있다. 이하에서는 SVR 모듈을 트레이닝하는 프로세스에 대해서 설명한다.
도 8을 참고하면, 훈련된 SVR 모듈을 구축하는 프로세스는 보다 안정적인 보상 모듈을 구축하기 위해 상당한 양의 과거 데이터를 준비하는 것으로 시작된다. 일단 훈련된 SVR 모듈이 구축되면, 대수적 예측 방법의 예비 피크로드 출력은 기상 조건의 중요한 변화가 일어난 날에 쉽게 조정될 수 있다.
SVR 훈련 절차는 SVR 모듈 설정부터 시작하여 다음과 같이 요약될 수 있다. 제1단계로서 지난 2 ~ 3 년 동안의 부하, 온도 및 습도의 시간별 기록 데이터를 수집한다. 제2단계로서 수집된 과거 데이터에 대해 여름 또는 겨울에 AP 시뮬레이션을 수행한다. 제33단계로서 시뮬레이션 결과에 따라 실제 피크로드와 예측 피크로드 간의 불일치가 중요한 날을 식별한다. 제4단계로서, 현재 날짜와 이전 날짜 사이의 날씨 매개 변수(즉, ΔTMAX, ΔTAVE 및 ΔHAVE)의 해당 상당한 편차를 가진 것들을 필터링하여 수집된 데이터를 확인한다. 제5단계로서 SVR와 입력 훈련 집합 X로서 ΔTMAX, ΔTAVE 및 ΔHAVE와 출력 훈련 집합 Y로서 피크 부하 불일치의 정규화된 값(제1 예측값 집합)을 이용하여 필터링된 데이터를 훈련한다. 적합한 커널 기능뿐만 아니라 ε 및 C를 위한 최적 매개변수 설정을 식별한다. 제6단계로서 훈련된 SVR 모듈을 저장한다.
훈련된 SVR 모듈은 제1 예측값 집합(피크 부하)을 보상하기 위해서 준비되면 실시간 조작을 위해 다음 절차가 수행된다.
조정 제1 단계에서 피크 부하 조건을 결정하기 위해 대수적 예측 알고리즘에 의해서 14 시간 예측을 실행한다.
조정 제2 단계에서 가장 최근의 일기 예보가 전일 기상 조건과 큰 차이가 있는지 확인한다.
조정 제3 단계에서 현저한 차이가 발견되면 제4 단계로 진행한다. 발견되지 않으면, 초기 대수적 예측 알고리즘 결과를 최종 피크로드 예측으로 사용한다.
조정 제4 단계에서 입력 변수로서 현재 ΔTMAX, ΔTAVE 및 ΔHAVE와 훈련된 SVR 모듈을 사용하여 피크 부하의 해당 증가 또는 감소를 예측한다.
조정 제5 단계에서, 다음 N 시간 동안 예측 부하를 나타내는 집합 P1, P2, .... Pi, ..... ,PN로 주어진 피크 부하 보정에 대해 다음의 수학식 10에 의해서 AP 결과를 갱신한다.
Figure pat00010
여기서, P0 는 1시간 동안의 초기 예측 P1 과 같고, Pmax는 제1 예측값의 결과에 기초한 피크 부하이며, △PSVR는 훈련된 제2 예측부의 피크 부하 조정값이고, Pi,new 는 제2 예측부에 의해서 i시간에 업데이트된 예측값이다.
조정 제6 단계에서, 업데이트된 피크 부하 조건으로 새로운 시간대 예측 집합을 저장한다. 실제 실행을 위해서, 이용가능한 유일한 데이터는 전년도에 기록된 수요량입니다. 그래서 여름 계절을 위해 빌트될 수 있는 훈련된 SVR 모듈은 3 개월의 여름 데이터, 즉 7 월, 8 월 및 9 월 데이터를 기반으로 한다. 커널 함수로서 SVR 훈련을 위한 최적의 설정은 매개 변수 값이 ε = 0.001, C= 10의 매개 변수 값과 방사형 기저 함수 (radial basis function, RBF)이다.
SVR 빌딩을 위해 사용되는 입력 훈련 집합 X 및 Y을 위해서, X는 ΔTMAX, ΔTAVE 및 ΔHAVE의 세 가지 구성 요소가 있는 벡터이며 Y는 모든 Y들 (피크 부하 불일치)의 세트에서 정규화된 값이다. 여름철의 기온 상승은 최대 부하 수요에서 양의 증가를 의미하기 때문에 ΔTMAX, ΔTAVE가 양의 Y값과 함께 양의 값을 가질 때 한 쌍의 X와 Y의 값은 실행 가능한 데이터로 간주될 수 있다.
대수적 예측 알고리즘의 결과 보정에 대한 시간별 온도 및 습도 데이터를 고려하는 것이 더 합리적이지만, SVR 보상 모듈에 최대값과 평균값만 입력하여 실제 구현을 훨씬 쉽게 수행하고 설정할 수 있다.
6. 신뢰성 DR 발령 프로세스
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 DR을 예보하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 9를 참고하면, 수요관리사업자는 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)을 이용하여 전려거래소(300)로부터 전력 시장 정보를 수신한다(S901). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 참여 고객(200)으로부터 수요자 정보를 수신한다(S902). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 외부로부터 기상 정보를 수신한다(S903). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 상술한 대수적 예측 알고리즘과 훈련된 SVR 모듈에 의해서 혼합된 방식으로 신뢰성 DR 예측 여부를 판단한다(S904). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 기 정해진 시간 내에 신뢰성 DR이 발령될 것으로 예측되면, 신뢰성 DR 발령 예보를 참여 고객 단말(200)로 전달한다(S905). 참여 고객(200)은 전력 감축 지시에 대비한 준비를 한다(S906). 전력거래소(300)는 수요관리사업자(100)에게 수요 감축 이벤트 발령을 한다(S907). 수요관리 수요관리사업자(100)는 참여 고객(200)에게 수요감축 이벤트를 알린다(S908). 참여 고객(200)은 정해진 시간(지시를 받고 1시간 후까지)에 전력 감축을 시행한다(S909). 참여 고객(200)은 검침 데이터를 수요관리사업자(100)에게 전달한다(S910). 수요관리사업자(100)는 검침 데이터를 전력거래소(300)에 알린다(S911). 전력거래소(300)는 검침 데이터에 기초하여 신뢰성 DR 결과를 계산한다(S912). 전력거래소(300)는 정산금을 수요관리사업자(100)에게 지급한다(S913). 수요관리사업자(100)는 정산금을 참여고객(200)에게 분배한다(S914).
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 신뢰성 DR이 전력거래소(300)에 의해서 발령되기 전에 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 신뢰성 DR 발령 여부에 대해 예측하여 예보를 참여 고객(200)에게 전달함으로써, 참여 고객(200)은 전력 감축 준비를 보다 원활하게 할 수 있게 된다.
7. 경제성 DR 발령 프로세스
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경제성 DR을 예보하는 프로세스를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 10을 참고하면, 수요관리사업자(100)는 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)을 이용하여 전려거래소(300)로부터 전력 시장 정보를 수신한다(S1001). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 참여 고객(200)으로부터 수요자 정보를 수신한다(S1002). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 외부로부터 기상 정보를 수신한다(S1003). 스마트 전력 수요 관리 시스템(100)은 상술한 대수적 예측 알고리즘과 훈련된 SVR 모듈에 의해서 예측된 제1 예측값 집합 또는 제2 예측값 집합을 이용하여 입찰 용량, 예상 가격을 예측한다(S1004). 수요관리사업자(100)는 입찰 용량과 예측 가격을 참여 고객(200)에게 제공한다(S1005). 참여 고객(200)은 입찰 여부를 판단한다(S1006). 참여 고객(200)은 입찰 용량 및 예상 가격 조건이 수용할만한 경우에 전력 공급 계약 입찰을 수요관리사업자(100)에게 제안한다(S1007). 수요관리사업자(100)는 전력공급계약 입찰 정보를 제공한다(S1008). 전력거래소(300)는 가격 조건에 부합하는 참여 고객(200)을 선정하여 전력 공급 계약 결정을 수요관리사업자(100)에 통보한다(S1009). 수요관리사업자(100)는 전력 공급 계약 결정을 통보한다(S1010). 참여 고객(200)은 전력 공급 계약 조건에 따라 전력을 공급한다(S1011).
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경제성 DR을 위한 입찰 용량 및 예상 가격을 예측하여 수요관리사업자(100)가 참여 고객(200)에게 제공함으로써, 참여 고객(200)은 전력 공급 계약 입찰에 참여하기 위한 중요한 요소인 입찰 용량 및 예상 가격을 사전에 확인할 수 있으므로, 보다 유리한 조건에서 입찰에 참여할 수 있는 효과가 발휘된다.
한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 스마트 전력 수요 관리 시스템 110 : 통신부
120 : 분석부 130 : 제1 예측부
140 : 기후 변화 감지부 150 : 제2 예측부
160 : 알림부 200 : 수용자 단말
300 : 전력거래소 서버 400 : 실시간 전력 정보 수집 모듈

Claims (8)

  1. 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템에 있어서,
    수요자측에 설치되서 수요자 부하 정보를 실시간으로 수집하는 복수의 센서로부터 수집된 수요자 부하 정보를 기 결정된 시간 주기로 수신하고, 외부 서버로 부터 기후 데이터를 수신하는 통신부;
    상기 실시간 수집된 수요자 부하 정보 및 기 저장된 수요자 부하 정보를 이용하여 대수적 예측 알고리즘에 의해서 제1 예측값 집합을 산출하는 제1 예측부;
    상기 기후 데이터를 분석하여 기후 변화값이 기준치 이상일 경우에 기후 변화 패턴에 이상 징후가 있음을 판정하는 기후 변화 감지부;
    상기 기후 변화 감지부에 의해서 기후 변화 패턴의 이상 징후가 있음이 판정되면, 상기 수요자 부하 정보와 기후 데이터를 이용하여 상기 제1 예측값 집합을 갱신하는 제2 예측값 집합을 산출하는 제2 예측부;
    상기 제1 예측부 또는 상기 제2 예측부에 의해서 산출된 상기 제1 예측값 집합 또는 상기 제2 예측값 집합을 이용하여 수요자의 전력 사용 패턴을 분석하는 분석부; 및
    상기 분석부의 분석 결과에 기초하여 참여 고객 단말로 전력 수요 관련 정보를 전달하는 알림부를 포함하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서로 부터 수집된 사용자 부하 정보를 비일시적으로 저장하고 관리하는 실시간 전력 정보 수집 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 실시간 전력 정보 수집 모듈은, 상기 복수의 센서와 인터넷 프로토콜에 기반한 실시간 패킷 통신을 통하여 수요자 부하 정보를 송수신하는 것을 특징을 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 실시간 전력 정보 수집 모듈은, 상기 복수의 센서의 각각에 할당된 인터넷 프로토콜 어드레스를 이용하여 해당 센서를 구분하되, 해당 센서에 고유하게 부여된 고유값을 참고적으로 이용하여 해당 센서를 식별하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 제1 예측값 집합 또는 상기 제2 예측값 집합에 기초하여 전력 사용 증감 경향을 분석하여 익일 예상 전력 사용량 및 전력 예상 감축량을 예측하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 알림부는, 상기 익일 예상 전력 사용량을 이용하여 경제성 DR 입찰 참여 여부에 대한 제1 알림 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 알림부는, 상기 전력 예상 감축량을 이용하여 특정 수요자가 신뢰성 DR을 달성할 수 있는지 여부에 대한 제2 알림 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 알림부는, 상기 제2 알림 메시지에 감축 목표량 대비 현재 감축량을 실시간으로 대비하여 확인할 수 있는 그래프를 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 수집된 수요자 부하 정보를 이용하는 스마트 전력 수요 관리 시스템.
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