KR20210103197A - Method and system for daily power peak load forecasting using regression models involving interaction effects - Google Patents
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Abstract
Description
아래 실시예들은 교호 작용이 포함된 회귀 모형을 이용한 일별 최대 전력 수요 예측 방법 및 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method and system for predicting the maximum daily power demand using a regression model including an interaction.
전력은 우리나라 경제에 매우 중요한 에너지 자원으로 필요한 양만큼을 정확히 공급해주어야 한다. 게다가, 전력은 생산과 소비가 동시에 발생하는 특성을 갖고 있기 때문에 전력 수요를 정확히 예측하는 것은 전력 계통 운영에 필수적이라고 볼 수 있다. 정확한 최대 전력 수요 예측이 중요한 이유는, 과소 예측 시에는 블랙아웃(blackout)이 발생하여 전력 계통의 부분 또는 전체가 마비될 수 있으며, 과대 예측 시에는 필요 이상의 잉여 전력 생산으로 인한 경제적 손실이 발생하기 때문이다.Electricity is a very important energy resource for the Korean economy, and it must be supplied exactly as needed. In addition, since electricity has a characteristic that production and consumption occur simultaneously, accurately predicting electricity demand is essential for power system operation. The reason that accurate peak power demand forecasting is important is that, in case of underestimation, a blackout may occur, which may paralyze part or the entire power system, and in case of overestimation, economic loss due to excessive power generation than necessary occurs. Because.
최대 전력 수요 예측의 중요성 때문에 그 동안 최대 전력 수요 예측을 위한 많은 연구들이 수행되었는데, 예측 방법에 따라 크게 통계적인 방법과 기계 학습 방법을 사용한 연구로 분류할 수 있다. 먼저, 근래에 AI(Artificial Intelligence)가 많은 분야에 적용되는 추세에 따라, 전력 수요 예측 분야에서도 많은 연구자들이 기계 학습을 통한 예측 방법을 적용하고 있다. 예를 들어, 연구자들은 심층 신경망 등 딥러닝 기법을 이용한 연구를 수행하여 전력 수요를 예측한다. 연구자들은 최대 전력 수요를 예측하기 위해 방사기저함수 신경망, ELM(Extreme Learning Machine), SVR(Support Vector Regression)과 같은 기계학습 방법을 사용하기도 한다.Due to the importance of peak power demand prediction, many studies have been conducted for peak power demand prediction. According to the prediction method, it can be largely classified into a statistical method and a study using a machine learning method. First, as AI (Artificial Intelligence) is being applied to many fields in recent years, many researchers are also applying prediction methods through machine learning in the field of power demand prediction. For example, researchers conduct research using deep learning techniques such as deep neural networks to predict power demand. Researchers also use machine learning methods such as radiative basis function neural networks, extreme learning machines (ELM), and support vector regression (SVR) to predict peak power demand.
최근에는 기계 학습 기법을 활용한 연구가 각광을 받고 있지만, 통계적 기법을 활용한 전력 수요 예측 연구도 최근까지 꾸준히 발표되고 있다. 통계적 기법의 대표적인 예측 방법에는 시계열(time series) 모형과 회귀 분석(regression analysis) 모형을 사용하는 예측 방법이 있다. 시계열 모형은 전통적인 ARIMA(Auto-Regressive Integrated Moving Average) 모형을 수정/개선한 Reg-ARIMA, Reg-AR-SGARCH 모형 등이 최근까지도 제안되어 최대 전력 수요를 예측하는데 사용되었다. 회귀 분석 모형에 기반한 최근 연구로는 요일(day of the week)에 대한 요인, 특수일을 모형에 반영한 전력 수요 예측 방법과 계절 요인을 모형에 반영한 전력 수요 예측 방법이 있다. 하지만, 이들은 각 변수 간의 교호 작용(interaction) 효과는 전혀 반영되지 않아 전력 수요 예측에 대한 정확성이 떨어진다.Recently, research using machine learning techniques has been in the spotlight, but studies on power demand prediction using statistical techniques have been steadily published until recently. Representative prediction methods of statistical techniques include a prediction method using a time series model and a regression analysis model. As for the time series model, the Reg-ARIMA and Reg-AR-SGARCH models, which modified/improved the traditional ARIMA (Auto-Regressive Integrated Moving Average) model, have been proposed until recently and used to predict the maximum power demand. Recent studies based on the regression analysis model include a power demand forecasting method that reflects factors for the day of the week and special days in the model, and a power demand forecasting method that reflects seasonal factors in the model. However, since the interaction effect between each variable is not reflected at all, the accuracy of the electricity demand prediction is low.
실시예들은 일별 최대 전력 수요 예측 시 하루 최대 소비 전력에 영향을 주는 변수들인 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 복수의 교호 작용 변수값들을 이용하여 정확한 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.The embodiments provide an accurate prediction of the maximum power demand using a plurality of interaction variable values in which the interaction between a plurality of independent variables, which are variables affecting the maximum power consumption per day, is considered when predicting the maximum daily power demand. It can provide the ability to calculate.
일 실시예에 따른 최대 전력 수요 예측 방법은, 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 요청하는 예측치 요청 메시지를 수신하는 단계와, 상기 예측치 요청 메시지에 응답하여 상기 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산하는 단계와, 상기 회귀 계수, 상기 예측치에 영향을 주는 제2 복수의 독립 변수들의 값인 제2 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 예측치를 계산하는 단계를 포함한다.The method of predicting maximum power demand according to an embodiment comprises the steps of: receiving a forecast request message for requesting a forecast for the maximum power demand on a forecast day; A first maximum power consumption for a , a first plurality of independent variable values that are values of a first plurality of independent variables affecting the first maximum power consumption, and an interaction between the first plurality of independent variables are considered. calculating a regression coefficient for the first plurality of independent variable values and the first plurality of interaction variable values based on the first plurality of interaction variable values; Calculate the predicted value based on values of a second plurality of independent variables that are values of a second plurality of independent variables influencing and a second plurality of values of interaction variables in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered. including the steps of
상기 회귀 계수를 계산하는 단계는, 상기 제1 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the regression coefficient may include generating a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered, based on the values of the first plurality of independent variables. can
상기 제1 복수의 독립 변수값들은, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 직전일에 대한 제2 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 일주일 전일에 대한 제3 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일(day of the week), 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월(month), 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 전력 소비 추세인 제1 일 지수를 포함할 수 있다.The values of the first plurality of independent variables include a second maximum power consumption for a day immediately preceding the previous day of at least one day, a third maximum power consumption for a week before the previous day of at least one day or more, and a previous day of the at least one day or more. the day of the week, the temperature of the previous day of at least one day, the month to which the at least one previous day belongs, whether the at least one day or more of the previous day corresponds to a special day, and the at least one day or more It may include a first day index, which is a power consumption trend for the previous day.
상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계는, 상기 제2 최대 소비 전력과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제1 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월을 이용하여 제2 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제3 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일과 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온을 이용하여 제4 교호 작용 변수값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the first plurality of interaction variable values may include: generating a first interaction variable value using the second maximum power consumption and a day to which the previous day of at least one day belongs; generating a second interaction variable value using the temperature of the previous day and the month to which the at least one previous day belongs; generating a third interaction variable value using the day of the week, generating a fourth interaction variable value by using the day of the week to which the at least one previous day belongs and the temperature of the previous day of at least one day may include
상기 예측치를 계산하는 단계는, 상기 제2 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the predictive value may include generating a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered based on the values of the second plurality of independent variables. have.
상기 제2 복수의 독립 변수값들은, 상기 예측일의 직전일에 대한 제4 최대 소비 전력, 상기 예측일의 일주일 전일에 대한 제5 최대 소비 전력, 상기 예측일이 속한 요일, 상기 예측일의 예상 기온, 상기 예측일이 속한 월, 상기 예측일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 예측일에 대한 전력 소비 추세인 제2 일 지수를 포함할 수 있다.The values of the second plurality of independent variables include a fourth maximum power consumption for the day immediately preceding the prediction date, a fifth maximum power consumption for one week before the prediction day, a day of the week to which the prediction date belongs, and a prediction of the prediction day. It may include a temperature, a month to which the forecast date belongs, whether the forecast date corresponds to a special day, and a second day index that is a power consumption trend for the forecast date.
상기 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계는, 상기 제4 최대 소비 전력과 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제5 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 예측일의 기온과 상기 예측일이 속한 월을 이용하여 제6 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 예측일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제7 교호 작용 변수값을 생성하는 단계와, 상기 예측일이 속한 요일과 상기 예측일의 예상 기온을 이용하여 제8 교호 작용 변수값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the plurality of second interaction variable values may include generating a fifth interaction variable value using the fourth maximum power consumption and the day of the week to which the prediction date belongs, the temperature of the prediction day and the Generating a sixth interaction variable value using the month to which the prediction date belongs, and generating a seventh interaction variable value using whether the prediction date corresponds to the special day and the day of the week to which the prediction date belongs and generating an eighth interaction variable value using the day of the week to which the prediction date belongs and the expected temperature of the prediction day.
상기 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일을 포함할 수 있다.The special day may include a national holiday, a substitute holiday, an election day, or a temporary public holiday.
상기 방법은, 서버로부터 상기 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수값들을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include receiving the first maximum power consumption, the first plurality of independent variable values, and the second plurality of independent variable values from a server.
일 실시예에 따른 최대 전력 수요 예측 장치는, 최대 전력 수요 예측을 위한 인스트럭션들을 저장하는 메모리와, 상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 인스트럭션들이 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서는, 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 요청하는 예측치 요청 메시지를 수신하고, 상기 예측치 요청 메시지에 응답하여 상기 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산하고, 상기 회귀 계수, 상기 예측치에 영향을 주는 제2 복수의 독립 변수들의 값인 제2 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 예측치를 계산한다.The apparatus for predicting maximum power demand according to an embodiment includes a memory storing instructions for predicting maximum power demand, and a processor for executing the instructions, wherein when the instructions are executed by the processor, the processor comprises: Receiving a forecast request message for requesting a forecast for the maximum power demand of the forecast day, and in response to the forecast request message, the first maximum power consumption for at least one day or more prior to the forecast day, the first maximum power consumption Based on the values of the first plurality of independent variables that are values of the first plurality of independent variables that influence, and the first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered. compute a first plurality of independent variable values and a regression coefficient for the first plurality of interaction-action variable values; The predicted value is calculated based on a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the variable values and the second plurality of independent variables is taken into account.
상기 프로세서는, 상기 제1 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성할 수 있다.The processor may generate a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered based on the values of the first plurality of independent variables.
상기 제1 복수의 독립 변수값들은, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 직전일에 대한 제2 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 일주일 전일에 대한 제3 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일(day of the week), 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월(month), 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 전력 소비 추세인 제1 일 지수를 포함할 수 있다.The values of the first plurality of independent variables include a second maximum power consumption for a day immediately preceding the previous day of at least one day, a third maximum power consumption for a week before the previous day of at least one day or more, and a previous day of the at least one day or more. the day of the week, the temperature of the previous day of at least one day, the month to which the at least one previous day belongs, whether the at least one day or more of the previous day corresponds to a special day, and the at least one day or more It may include a first day index, which is a power consumption trend for the previous day.
상기 프로세서는, 상기 제2 최대 소비 전력과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제1 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월을 이용하여 제2 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제3 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일과 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온을 이용하여 제4 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다.The processor generates a first interaction variable value using the second maximum power consumption and a day to which the previous day of at least one day belongs, and the temperature of the previous day of at least one day and the previous day of at least one day or more. generating a second interaction variable value using the month, and generating a third interaction variable value using whether the at least one previous day corresponds to the special day and the day of the week to which the at least one or more previous day belongs, , a fourth interaction variable value may be generated using the day of the week to which the at least one previous day belongs and the temperature of the at least one or more previous days.
상기 프로세서는, 상기 제2 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성할 수 있다.The processor may generate a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered based on the values of the second plurality of independent variables.
상기 제2 복수의 독립 변수값들은, 상기 예측일의 직전일에 대한 제4 최대 소비 전력, 상기 예측일의 일주일 전일에 대한 제5 최대 소비 전력, 상기 예측일이 속한 요일, 상기 예측일의 예상 기온, 상기 예측일이 속한 월, 상기 예측일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 예측일에 대한 전력 소비 추세인 제2 일 지수를 포함할 수 있다.The values of the second plurality of independent variables include a fourth maximum power consumption for the day immediately preceding the prediction date, a fifth maximum power consumption for one week before the prediction day, a day of the week to which the prediction date belongs, and a prediction of the prediction day. It may include a temperature, a month to which the forecast date belongs, whether the forecast date corresponds to a special day, and a second day index that is a power consumption trend for the forecast date.
상기 프로세서는, 상기 제4 최대 소비 전력과 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제5 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 예측일의 기온과 상기 예측일이 속한 월을 이용하여 제6 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 예측일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제7 교호 작용 변수값을 생성하고, 상기 예측일이 속한 요일과 상기 예측일의 예상 기온을 이용하여 제8 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다.The processor generates a fifth interaction variable value using the fourth maximum power consumption and the day of the week to which the prediction date belongs, and a sixth interaction variable using the temperature of the prediction day and the month to which the prediction day belongs. a value is generated, a seventh interaction variable value is generated using whether the prediction date corresponds to the special day and the day of the week to which the prediction date belongs, can be used to generate the eighth interaction variable value.
상기 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일을 포함할 수 있다.The special day may include a national holiday, a substitute holiday, an election day, or a temporary public holiday.
상기 프로세서는, 서버로부터 상기 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수값들을 수신할 수 있다.The processor may receive the first maximum power consumption, the first plurality of independent variable values, and the second plurality of independent variable values from the server.
도 1은 일 실시예에 따른 최대 전력 수요 예측을 위한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 예측 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 예측 장치가 회귀 계수 및 예측치를 계산하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 9는 예측 장치가 이용하는 복수의 독립 변수들 및 교호 작용 변수들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 예측 장치의 분산 분석 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 예측 장치의 조정 결정 계수를 산출한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 예측 장치의 성능 검증 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 예측 장치와 기존의 예측 방법이 각각 같은 기간에 대해 예측치를 계산한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 예측 장치가 이용하는 교호 작용 변수들이 예측 성능에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for predicting a maximum power demand according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the prediction apparatus shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation in which the prediction apparatus calculates a regression coefficient and a predicted value.
4 to 9 are diagrams for explaining a plurality of independent variables and interaction variables used by the prediction apparatus.
10 is a diagram illustrating an example of a result of analysis of variance of a prediction device.
11 is a diagram illustrating an example of calculating an adjustment determination coefficient of a prediction apparatus.
12 is a diagram for explaining a performance verification result of a prediction apparatus.
13 is a diagram illustrating a result of calculating a predicted value for the same period by a prediction apparatus and a conventional prediction method.
14 is a diagram illustrating the effect of interaction variables used by a prediction device on prediction performance.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 terms used in the examples are used for description purposes only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1 또는 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although terms such as first or second may be used to describe various elements, the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one element from another element, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, a first element may be named as a second element, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all 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 the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 일 실시예에 따른 최대 전력 수요 예측을 위한 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for predicting a maximum power demand according to an embodiment.
시스템(10)은 사용자 장치(100), 예측 장치(200)를 포함한다. 시스템(10)은 서버(300)를 더 포함할 수 있다.The
시스템(10)은 사용자가 최대 전력 수요를 예측하고자 하는 어느 날인 예측일의 하루 중 전력 수요가 최대치에 도달하는 시간대의 전력 수요, 즉 최대 전력 수요(power peak load)를 정확히 예측할 수 있다.The
시스템(10)은 일별 최대 소비 전력에 영향을 주는 독립 변수인 자기상관성, 요일, 기온, 계절, 전력 소비 추세, 특수일 뿐만 아니라, 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction) 변수인 계절에 따른 기온 요인, 요일에 따른 자기상관성 요인, 요일에 따른 특수일 요인 등 교호 작용 효과를 반영할 수 있는 항으로 구성된 다중 회귀 모형을 통해 최대 전력 수요를 예측할 수 있다.The
사용자 장치(100)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 요청하는 사용자의 입력에 응답하여 예측치 요청 메시지를 생성할 수 있다. 사용자 장치(100)는 제1 예측치 요청 메시지를 예측 장치(200)로 전송할 수 있다. 사용자 장치(100)는 예측 장치(200)와 일체형으로 구현될 수 있으며, 독립적으로 구현될 수도 있다.The
사용자 장치(100)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 디스플레이 등을 통해 출력할 수 있다.The
예측 장치(200)는 예측치 요청 메시지에 응답하여 일별 최대 전력 수요 예측 시 하루 최대 소비 전력에 영향을 주는 복수의 독립 변수들의 값인 복수의 독립 변수값들 및, 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 복수의 교호 작용 변수값들을 이용하여 정확한 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산할 수 있다.The
예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 디스플레이 등을 통해 출력할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 사용자 장치(100) 및/또는 서버(300)로 전송할 수 있다.The
예측 장치(200)는 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 최대 소비 전력, 복수의 독립 변수값들에 대해 요청하는 데이터 요청 메시지를 생성할 수 있다. 예측 장치(200)는 데이터 요청 메시지를 서버(300)로 전송할 수 있다.The
예측 장치(200)는 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 최대 소비 전력, 복수의 독립 변수값들을 저장할 수 있다.The
서버(300)는 데이터 요청 메시지에 응답하여 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 최대 소비 전력 및 복수의 독립 변수값들을 예측 장치(200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 서버(300)는 전력데이터 개방 포털 시스템(bigdata.kepco.co.kr) 및/또는 기상자료 개방 포털 시스템(data.kma.go.kr)일 수 있다.The
도 2는 도 1에 도시된 예측 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the prediction apparatus shown in FIG. 1 .
예측 장치(200)는 송수신기(210), 프로세서(230), 및 메모리(250)를 포함한다. 예측 장치(200)는 송수신기(210)를 통해 네트워크에 연결되고, 사용자 장치(100) 및 서버(300)와 통신할 수 있다.The
송수신기(210)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크에 연결되어 사용자 장치(100) 및 서버(300) 등과 통신할 수 있다.The
송수신기(210)는 예측치 요청 메시지를 수신할 수 있다. 송수신기(210)는 예측치 요청 메시지를 프로세서(230)로 전송할 수 있다.The
송수신기(210)는 데이터 요청 메시지를 서버(300)로 전송할 수 있다. 송수신기(210)는 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 최대 소비 전력 및 복수의 독립 변수값들을 수신할 수 있다. 송수신기(210)는 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 최대 소비 전력 및 복수의 독립 변수값들을 프로세서(230)로 전송할 수 있다.The
송수신기(210)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 사용자 장치(100) 및/또는 서버(300)로 전송할 수 있다.The
프로세서(230)는 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.The
프로세서(230)는 예측 장치(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(230)는 메모리(250)에 저장된 어플리케이션 및/또는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.The
프로세서(230)는 송수신기(210)가 수신한 데이터 및 메모리(250)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(230)는 메모리(250)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(230)는 메모리(250)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(230)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.The
프로세서(230)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.The
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.For example, a data processing device implemented as hardware includes a microprocessor, a central processing unit, a processor core, a multi-core processor, and a multiprocessor. , an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), and a Field Programmable Gate Array (FPGA).
프로세서(230)는 예측치 요청 메시지에 응답하여 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 제1 복수의 독립 변수값들 및 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산할 수 있다.The
예를 들어, 제1 복수의 독립 변수값들은 적어도 하루 이상의 이전일의 직전일에 대한 제2 최대 소비 전력, 적어도 하루 이상의 이전일의 일주일 전일에 대한 제3 최대 소비 전력, 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일(day of the week), 적어도 하루 이상의 이전일의 기온, 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월(month), 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부 및 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 전력 소비 추세인 제1 일 지수를 포함할 수 있다.For example, the values of the first plurality of independent variables include a second maximum power consumption for a day immediately preceding the previous day of at least one day or more, a third maximum power consumption for a week before the previous day of at least one day or more, and a previous day of at least one day or more. The day of the week, the temperature of at least one previous day, the month in which at least one previous day belongs, whether the at least one previous day is a special day, and the history of at least one or more previous days It may include a first-day index that is a consumption trend.
프로세서(230)는 제1 복수의 독립 변수값들에 기초하여 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(230)는 제2 최대 소비 전력과 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제1 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 프로세서(230)는 적어도 하루 이상의 이전일의 기온과 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월을 이용하여 제2 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 프로세서(230)는 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부와 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제3 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일 등을 포함할 수 있다. 프로세서(230)는 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일과 적어도 하루 이상의 이전일의 기온을 이용하여 제4 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다.The
프로세서(230)는 회귀 계수, 예측치에 영향을 주는 제2 복수의 독립 변수들의 값인 제2 복수의 독립 변수값들 및 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산할 수 있다.The
프로세서(230)는 제2 복수의 독립 변수값들에 기초하여 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(230)는 제4 최대 소비 전력과 예측일이 속한 요일을 이용하여 제5 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 프로세서(230)는 예측일의 기온과 예측일이 속한 월을 이용하여 제6 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 프로세서(230)는 예측일이 특수일에 해당하는지 여부와 예측일이 속한 요일을 이용하여 제7 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일 등을 포함할 수 있다. 프로세서(230)는 예측일이 속한 요일과 예측일의 예상 기온을 이용하여 제8 교호 작용 변수값을 생성할 수 있다.The
메모리(250)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(250)는 예측 장치(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(250)는 소프트웨어(software) 및/또는 프로그램(program) 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(250)는 예측일의 최대 전력 수요 예측을 위한 어플리케이션 및 소프트웨어 등을 저장할 수 있다.The
도 3은 예측 장치가 회귀 계수 및 예측치를 계산하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining an operation in which the prediction apparatus calculates a regression coefficient and a predicted value.
예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 요청하는 예측치 요청 메시지를 수신할 수 있다(310).The
예측 장치(200)는 예측치 요청 메시지에 응답하여 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 제1 복수의 독립 변수값들 및 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산할 수 있다(320).The
예를 들어, 예측 장치(200)는 회귀 모형인 수학식 1 및 최소 자승법(least square method)을 통해 회귀 계수를 계산할 수 있다.For example, the
은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 최대 소비 전력, 은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 직전일에 대한 최대 소비 전력, 은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 일주일 전일에 대한 최대 소비 전력, 는 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 이주일 전일에 대한 최대 소비 전력, 는 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 요일, 는 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)의 기온, 은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)이 속한 월, 은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)이 특수일에 해당하는지 여부, 은 예측일(t일)의 n일 이전일(t-n일)에 대한 일 지수, 는 j번째 변수값의 회귀 계수(j=1, 2, …12), 는 회귀 모형의 상수, 은 회귀 모형의 오차를 의미할 수 있다. 즉, 예측 장치(200)는 제1 복수의 독립 변수값들 및 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대해 최소 자승법을 적용하여 회귀 계수( 내지 )를 계산할 수 있다. is the maximum power consumption on the day (tn day) n days before the forecast date (t day), is the maximum power consumption for the day immediately preceding the day n days before the forecast date (day t) (day tn), is the maximum power consumption for one week before the forecast date (day t) n days before the forecast date (day t), is the maximum power consumption for two weeks before the forecast date (day t) n days before the day (day tn), is the day of the week n days before the forecast date (day t) (day tn), is the temperature of the day n days before the forecast date (day t) (day tn), is the month in which the n days before the forecast date (day t) (day tn) belongs, is whether the date n days before the forecast date (day t) (day tn) is a special day, is the day exponent for the day n days before the forecast date (day t) (day tn), is the regression coefficient of the j-th variable value (j=1, 2, …12), is the constant of the regression model, may mean the error of the regression model. That is, the
예를 들어, 예측일을 2020년 02월 02일, 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일을 총 100일로 설정했다고 가정하면, 예측일의 1일 이전일(예측일의 직전일)은 2020년 02월 01일이고, 예측일의 1일 이전일의 일주일 전일은 1월 25일일 수 있다. 예측 장치(200)는 설정된 예측일의 이전일 수에 맞게 예측일의 1일 이전일 부터 예측일의 100일 이전일까지의 최대 소비 전력( 내지 ), 각 이전일에 대한 복수의 독립 변수값들(, , , , , , , ) 및 복수의 교호 작용 변수값들(, , , )에 기초하여 최소 자승법을 통해 회귀 계수( 내지 )를 계산할 수 있다.For example, assuming that the forecast date is set to February 02, 2020 and the days preceding the forecast date are set to a total of 100 days, the day before the forecast date (the day immediately preceding the forecast date) is February 2020 01, and the day before one week before the forecast date may be January 25. The
예측 장치(200)는 회귀 계수, 예측일에 대한 제2 복수의 독립 변수값들 및 예측일에 대한 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 예측치를 계산할 수 있다(330).The
예를 들어, 예측 장치(200)는 회귀 모형인 수학식 2를 통해 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산할 수 있다.For example, the
는 예측일(t일)의 최대 전력 수요에 대한 예측치, 은 예측일 직전일(t-1일)의 최대 소비 전력, 예측일 1주일 전일(t-7일)의 최대 소비 전력, 는 예측일 2주일 전일(t-14일)의 최대 소비 전력, 는 예측일의 요일, 는 예측일의 예상 기온, 는 예측일이 속한 월, 는 예측일이 특수일에 해당하는지 여부, 는 예측일의 전력 소비 추세인 일 지수, 는 j번째 변수값의 회귀계수(j=1, 2, …12), 는 회귀 모형의 상수를 의미할 수 있다. is the forecast for the maximum power demand on the forecast day (day t), is the maximum power consumption of the day immediately preceding the forecast date (day t-1), The maximum power consumption of one week before the forecast date (day t-7), is the maximum power consumption two weeks before the forecast date (day t-14), is the day of the forecast date, is the expected temperature on the forecast day, is the month in which the forecast date belongs, is whether the forecast date falls on a special day, is the daily index, which is the electricity consumption trend of the forecast day, is the regression coefficient of the j-th variable value (j=1, 2, …12), may mean a constant of the regression model.
즉, 종속 변수값 는 예측일이자(t일)의 최대 전력 수요(MW 단위)로 예측하고자 하는 대상일 수 있다.That is, the value of the dependent variable may be a target to be predicted as the maximum power demand (in MW) of the forecast date (day t).
복수의 독립 변수값들로, 예측 장치(200)는 자기상관성을 반영하기 위해 회귀 모형에 예측일 이전의 최대 전력 수요를 직접 반영시킬 수 있다. 예측 장치(200)는 직전일 최대 전력 수요()뿐 아니라, 자기상관도가 높게 나타난 7일전(), 14일전() 최대 전력 수요도 모형에 포함시킬 수 있다.With the plurality of independent variable values, the
예측 장치(200)는 요일()도 모형에 포함시킬 수 있다(= {월, 화, 수, 목, 금, 토, 일}, 범주형 변수값). 예측 장치(200)는 앞서 자기상관성을 반영하기 위해 도입된 독립 변수값 과 를 통해 회귀 모형에 요일 요인을 중복해서 반영할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 예상 기온()으로 평균 기온인 서울지역의 일 평균 기온 자료를 이용할 수 있다.
예측 장치(200)는 전력 수요가 계절에 따라 다르게 나타나는데, 더 세분하여 월에 따라서도 다르게 나타나므로, 회귀 모형에 예측일이 어느 달에 속하는지를 독립 변수값으로 포함시킬 수 있다(={1월, 2월, 3월, 4월, 5월, 6월, 7월, 8월, 9월, 10월, 11월, 12월}, 범주형 변수). 예측 장치(200)는 예측일의 특수일 여부는 이진 변수 로 반영할 수 있다(t일이 특수일이면, =1; 그렇지 않으면, =0).The
예측 장치(200)는 전력 소비 추세 요인을 반영하기 위하여 회귀 모형에 일 지수를 변수로 반영할 수 있다. 예를 들어, 샘플 크기가 N개라면, 예측일의 일 지수 는 N+1값을 가질 수 있다. N개 샘플 중 예측일과 가장 멀리 떨어져 있는 t-N일의 일 지수 은 1 값을, 그리고 예측일과 가장 가까운 t-1일의 일 지수 은 N 값을 가질 수 있다.The
복수의 교호 작용 변수값들로, 예측 장치(200)는 직전일의 수요를 직전일이 속한 요일에 따라 다르게 회귀 모형에 반영할 수 있도록 교호 작용 변수값으로 을 포함할 수 있다. 예측 장치(200)는 회귀 모형에 기온이 전력 수요에 미치는 영향을 계절에 따라 다르게 반영하기 위해, 즉 예측일이 속한 달에 따라 기온의 영향을 다르게 반영하기 위해 교호 작용 변수값으로 를 포함할 수 있다. 예측 장치(200)는 특수일도 요일에 따라 그 영향이 다를 수 있기 때문에 이를 반영하기 위해 회귀 모형에 교호 작용 변수값으로 를 포함할 수 있다. 예측 장치(200)는 요일에 따른 수요의 등락이 요일만의 원인인지 기온의 영향도 포함되어 있는지를 좀 더 세분하게 반영할 수 있도록 회귀 모형에 교호 작용 변수값으로 를 포함할 수 있다.With a plurality of interaction variable values, the
도 4 내지 도 9는 예측 장치가 이용하는 복수의 독립 변수들 및 교호 작용 변수들을 설명하기 위한 도면이다.4 to 9 are diagrams for explaining a plurality of independent variables and interaction variables used by the prediction apparatus.
일별 최대 전력 수요는 자기상관성, 요일, 특수일 여부, 계절, 전력 소비 추세, 기온 등이 영향을 미치는 주요한 요인이 될 수 있다.The maximum daily power demand can be a major factor influencing autocorrelation, day of the week, whether there is a special day, season, power consumption trend, temperature, etc.
1. 복수의 독립 변수들의 일 예1. An example of a plurality of independent variables
(1) 자기상관성(1) autocorrelation
일별 최대 전력 수요에 자기상관성이 있다는 것은 오늘 수요가 어제 수요와 큰 차이가 없다는 의미일 수 있다. 온 국민이 매일 사용하는 전력 에너지는 국내 인구나 산업규모가 하루 아침에 바뀌지 않는 이상, 그 전날의 수요에 많은 영향을 받을 수밖에 없다. 이러한 자기상관성은 통계적으로도 확인할 수 있다.An autocorrelation of daily peak power demand may mean that today's demand is not significantly different from yesterday's demand. Electricity and energy used by the whole nation every day will inevitably be greatly affected by the demand of the previous day, unless the domestic population or industrial scale changes overnight. This autocorrelation can also be confirmed statistically.
도 4는 2006년부터 2016년까지 일별 최대 전력 수요 자료를 이용하여 나타낸 자기상관함수(ACF: Auto-Correlation Function) 그래프의 일 예를 나타낸다. 즉, 일별 최대 전력 수요는 1일전 수요와 높은 상관 관계를 보이고 있고, 같은 요일에 해당하는 7일 전 및 14일 전 수요와도 높은 상관 관계를 보일 수 있다.4 shows an example of an auto-correlation function (ACF) graph shown using daily maximum power demand data from 2006 to 2016. FIG. That is, the daily maximum power demand has a high correlation with the demand one day ago, and may also show a high correlation with the
따라서, 예측 장치(200)는 회귀 계수를 계산하기 위해서 예측일(t)의 적어도 하루 이상의 이전일(t-n)의 직전일(t-n-1) 및/또는 이전일의 7일전(t-n-7)의 최대 소비 전력을 이용할 수 있다. 또한, 예측 장치(200)는 이전일(t-n)의 14일전(t-n-14) 최대 소비 전력 및/또는 이전일(t-n)의 21일전(t-n-21) 최대 소비 전력을 이용할 수 있다.Accordingly, in order to calculate the regression coefficient, the
예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 예측일(t)의 직전일(t-1) 및/또는 예측일(t)의 7일전(t-7)의 최대 소비 전력을 이용할 수 있다. 또한, 예측 장치(200)는 예측일(t)의 14일전(t-14) 최대 소비 전력 및/또는 예측일(t)의 21일전(t-21) 최대 소비 전력을 이용할 수 있다.The
(2) 요일 및 특수일 여부(2) Day of the week and whether it is a special day
2017년 기준으로 국내 전력 판매량의 절반 이상인 56% 정도가 산업용으로 판매되었을 수 있다. 이러한 이유로 최대 전력 수요의 패턴은 산업용 전력 수요에 크게 영향을 받을 수 있다. 즉, 최대 전력 수요는 근로자의 조업이 집중되는 평일과 그렇지 않은 주말의 큰 차이가 있을 수 있다.As of 2017, more than half or 56% of domestic electricity sales may have been sold for industrial use. For this reason, the pattern of peak power demand can be strongly influenced by industrial power demand. In other words, the peak demand for electricity may have a large difference between weekdays when workers' work is concentrated and weekends when they are not.
도 5는 2006년부터 2016년까지 일별 최대 전력 수요의 평균값을 요일별로 나타낸 막대 그래프의 일 예를 나타낸다. 도 5에서 확인할 수 있듯이, 평일 최대 전력 수요는 모두 유사하게 61,000MW 남짓한 수준인데 반해 주말 수요는 53,000MW 내외로 평일보다 확실히 낮은 수준을 보일 수 있다. 또한, 최대 전력 수요는 같은 주말인 토요일과 일요일 간에도 적지 않은 차이를 보일 수 있다.5 shows an example of a bar graph showing the average value of the daily maximum power demand from 2006 to 2016 for each day of the week. As can be seen in FIG. 5 , the peak power demand on weekdays is similarly at around 61,000 MW, while the demand on weekends is around 53,000 MW, which is clearly lower than weekdays. In addition, the peak power demand may show a significant difference even between Saturday and Sunday, which are the same weekend.
따라서, 예측 장치(200)는 회귀 계수를 계산하기 위해서 예측일(t)의 적어도 하루 이상의 이전일(t-n)의 요일을 이용할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 예측일의 요일을 이용할 수 있다.Accordingly, the
예측 장치(200)는 회귀 계수를 계산하기 위해서 예측일(t)의 적어도 하루 이상의 이전일(t-n)의 특수일 여부를 이용할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 예측일(t)의 특수일 여부를 이용할 수 있다. 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일 등과 같이 많은 사업장이 휴무에 들어가는 날을 모두 포함할 수 있다.In order to calculate the regression coefficient, the
특수일은 주말과 마찬가지로 전력 수요가 감소할 수 있다. 특수일의 최대 전력 수요 평균값은 2006년부터 2016년까지 11년간 약 52,000MW일 수 있다. 이는 도 5에 나타난 일요일의 일별 최대전력 수요와 유사한 수준일 수 있다. 예측일이 특수일인지 여부를 예측치를 계산할 때 반영하지 않으면 특수일에 대한 예측이 크게 벗어날 가능성이 높을 수 있다. 그뿐 아니라, 회귀 계수 추정에 특수일을 포함하는 샘플이 사용될 때 해당 샘플이 특수일인지 인식하지 못한다면 회귀 계수 추정에 오차가 커질 수 있다.On special days, like weekends, demand for electricity may decrease. The average peak power demand for a special day could be around 52,000 MW for 11 years from 2006 to 2016. This may be at a level similar to the daily maximum power demand on Sunday shown in FIG. 5 . If the forecast date does not reflect whether the forecast date is a special day or not, the forecast for the special day may be highly likely to deviate significantly. In addition, when a sample including a special date is used for estimating the regression coefficient, an error in the estimation of the regression coefficient may increase if it is not recognized whether the sample is a special date.
(3) 계절(3) season
일별 최대 전력 수요는 계절에 따라 큰 차이를 보이는데, 특히 하절기와 동절기에 최대 전력 수요가 높을 수 있다.The daily peak power demand varies greatly depending on the season, and the peak power demand can be particularly high in summer and winter.
따라서, 예측 장치(200)는 회귀 계수를 계산하기 위해서 예측일(t)의 적어도 하루 이상의 이전일(t-n)이 어느 계절에 속하는 지를 이용할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 예측일(t)이 어느 계절에 속하는 지를 이용할 수 있다.Accordingly, in order to calculate the regression coefficient, the
도 6은 2006년부터 2016년까지 일별 최대 전력 수요의 평균값을 월별로 나타낸 도면이고, 도 7은 2006년부터 2016년까지 일별 최대 전력 수요의 평균값을 봄/여름/가을/겨울별로 나타낸 도면이다. 예측 장치(200)는 계절의 구성을 봄/여름/가을/겨울로 구분할 수 있다. 예측 장치(200)는 계절의 구성을 월별 또는 24절기로 세분화하여 구분할 수 있다.6 is a view showing the average value of the daily maximum power demand from 2006 to 2016 by month, and FIG. 7 is a diagram showing the average value of the daily maximum power demand from 2006 to 2016 by spring/summer/autumn/winter. The
도 6을 참조하면, 같은 계절이라도 월별로 최대 전력 수요에 제법 차이가 있음을 확인할 수 있다. 도 7을 참조하면, 겨울, 여름, 가을, 봄 순으로 최대 전력 수요가 많은 것을 확인할 수 있다. 즉, 예측 장치(200)는 예측일이 어느 계절에 속하는 지, 어느 월에 속하는 지를 이용하여 정확한 회귀 계수 및 예측치를 계산할 수 있다.Referring to FIG. 6 , it can be seen that there is quite a difference in the maximum power demand for each month even in the same season. Referring to FIG. 7 , it can be seen that the maximum power demand is large in the order of winter, summer, autumn, and spring. That is, the
(4) 전력 소비 추세(4) Power consumption trend
일별 최대 전력 수요 예측과 같은 단기간에 대한 예측은 추세 요인을 고려하지 않는 것이 일반적일 수 있다. 이는, 예측일과 근접한 수요가 직접 반영되기 때문일 수 있다.Forecasts for a short period of time, such as forecasting daily peak power demand, may generally not take into account trend factors. This may be because demand close to the forecast date is directly reflected.
하지만, 예측 장치(200)는 예측일(t)의 적어도 하루 이상의 이전일(t-n)의 전력 소비 추세인 일 지수를 이용할 수 있다. 예측 장치(200)는 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 전력 소비 추세인 일 지수를 이용할 수 있다. 예를 들어, 예측 장치(200)는 이용하는 샘플의 크기가 어느 정도 이상 커지면 예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하기 위해서 전력 소비 추세에 대한 요인을 이용할 수 있다.However, the
만약, 2, 3년치의 샘플을 이용하여 회귀 계수를 추정할 때, 전력 소비 추세가 반영되지 않는다면, 예측일 직전일의 최대 소비 전력이나, 예측일에서 2, 3년 떨어진 최대 소비 전력이나 동일한 가중치로 회귀 계수의 계산에 이용되므로 부정확한 결과를 초래할 수 있다.If, when estimating the regression coefficient using samples of 2 or 3 years, if the power consumption trend is not reflected, the maximum power consumption of the day before the forecast date or the maximum power consumption 2 or 3 years away from the forecast date or the same weight is used in the calculation of the regression coefficient, which may lead to inaccurate results.
도 8은 2006년부터 2016년까지 11년동안 월별로 가장 크게 일별 최대 소비 전력이 발생하는 날을 찾아서 해당일의 최대 소비 전력을 시간순으로 나타낸 도면이다. 도 8에서 알 수 있듯이 전력 소비 추세는 해마다 수요가 꾸준히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 예측 장치(200)는 예를 들어 약 2~3년 간의 일별 최대 소비 전력(즉, 약 700~1200개의 샘플)를 사용하는 경우, 최대 소비 전력 간 시간 차이에서 발생하는 평균 수요 수준의 차이를 나타내는 전력 소비 추세를 이용하여 회귀 계수 및 예측치를 계산할 수 있다.FIG. 8 is a view showing the maximum power consumption for the day in chronological order by finding the day on which the maximum daily maximum power consumption occurs for each month for 11 years from 2006 to 2016. FIG. As can be seen from FIG. 8 , it can be seen that the demand for power consumption steadily increases year by year. Therefore, the
(5) 기온(5) temperature
기온은 최대 소비 전력에 영향을 주는 가장 잘 알려진 요인일 수 있다. 근래 들어 전기를 사용하는 냉난방기의 보급이 확산되면서, 폭염(또는 혹한)이 연속되는 여름철(또는 겨울철)에 최대 소비 전력이 갱신되었다는 뉴스를 어렵지 않게 찾아볼 수 있다.Temperature may be the most well-known factor influencing peak power consumption. In recent years, with the spread of air conditioners that use electricity, it is not difficult to find news that the maximum power consumption has been updated in the summer (or winter) when heat waves (or extreme cold) are continuous.
도 9는 2006년부터 2016년까지 일 평균 기온과 일 최대 소비 전력의 산포도를 나타낸 도면이다. 도 9는 서울 지역의 일 평균 기온 자료를 이용하여 작성되었을 수 있다. 도 9를 참조하면, 대략적으로 일 평균 기온이 섭씨 30도 내외인 경우 및 영하인 경우에 최대 소비 전력도 높게 나타나는 날이 많은 것을 확인할 수 있다. 이처럼 기온은 최대 소비 전력에 직접적인 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 하지만, 기온의 영향은 예측일이 속한 계절에 따라 다르게 나타난다는 점을 유의해야 할 수 있다. 즉, 여름철에 기온이 높다면 최대 소비 전력은 높아지지만, 겨울철에 기온이 높다면 최대 소비 전력은 반대로 낮아진다.9 is a diagram illustrating a scatter diagram of daily average temperature and daily maximum power consumption from 2006 to 2016. FIG. 9 may have been prepared using daily average temperature data in the Seoul area. Referring to FIG. 9 , it can be seen that there are many days when the maximum power consumption is also high when the average daily temperature is approximately 30 degrees Celsius and below zero. As such, it can be seen that the temperature has a direct effect on the maximum power consumption. However, it may be noted that the effect of temperature varies depending on the season in which the forecast date belongs. That is, if the temperature is high in summer, the maximum power consumption increases, but if the temperature is high in winter, the maximum power consumption decreases.
예측 장치(200)는 이러한 기온의 영향을 계절을 구분하여 이용함으로써, 정확하게 회귀 계수 및 예측치를 계산할 수 있다.The
2. 복수의 교호 작용 변수들의 일 예2. An example of multiple interaction variables
도 4 내지 도 9를 통해 상술한 최대 전력 수요에 영향을 미치는 복수의 독립 변수들 간에는 한 가지 요인의 효과가 다른 요인의 수준에 의존하게 되는 교호 작용 효과가 나타날 수 있다.An interaction effect in which the effect of one factor depends on the level of another factor may appear among the plurality of independent variables affecting the maximum power demand described above with reference to FIGS. 4 to 9 .
즉, 복수의 독립 변수들 중에서 기온만 하더라도 예측일이 1년 중 어느 시기에 속하는지에 따라 그 영향의 방향이 달라지는 것을 알 수 있다. 따라서, 예측 장치(200)는 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 복수의 교호 작용 변수값들을 이용하여 회귀 계수 및 예측치를 계산할 수 있다.In other words, it can be seen that the direction of the influence changes depending on which time of year the forecast date belongs to, even for temperature, among the plurality of independent variables. Accordingly, the
예를 들어, 예측 장치(200)는 복수의 독립 변수들 중에서 자기상관성을 이용하기 위해 예측일 직전일의 최대 소비 전력을 이용함과 동시에, 예측일이 속한 요일에 따라 자기상관성 요인이 그 효과가 달라질 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 즉, 예측 장치(200)는 예측일(t)과 예측일의 직전일(t-1)이 모두 평일에 속하면, 최대 소비 전력의 수준이 크게 다르지 않겠지만, 예측일(t)이 월요일이고 예측일의 직전일(t-1)이 일요일이면, 직전일(t-1)이 휴일인 점을 고려하여 예측일(t)의 수요가 직전일(t-1)보다 증가하는 특성을 반영할 수 있다. 즉, 예측 장치(200)는 회귀 계수 및 예측치 계산을 위해 자기상관성을 이용할 때, 예측일이 월요일, 일요일 또는 토요일이면 회귀 계수 및 예측치 계산 시 요일 특성을 함께 반영할 수 있다.For example, the
예측 장치(200)는 특수일에 대한 반영 효과도 특수일이 어느 요일에 속하느냐에 따라 달라질 수 있으므로, 특수일이 주말에 있는 경우, 금요일 또는 월요일이어서 연휴가 되는 경우, 평일 중간에 위치해 있는 경우 등에 따라 특수일의 효과를 다르게 반영하기 위해 특수일 여부와 요일 요인 사이의 교호 작용을 예측치 계산 시 반영할 수 있다.Since the reflection effect on the special day may also vary depending on which day of the week the special day belongs to, the
도 10은 예측 장치의 분산 분석 결과의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 11은 예측 장치의 조정 결정 계수를 산출한 일 예를 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating an example of a ANOVA result of a prediction apparatus, and FIG. 11 is a diagram illustrating an example of calculating an adjustment determination coefficient of the prediction apparatus.
분산 분석을 위해, 종속 변수를 기준으로 2006년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지의 총 4,018개의 관측치를 사용하였다. 도 10은 예측 장치(200)가 계산한 예측치에 대한 분산분석 결과를 나타낼 수 있다.For the analysis of variance, a total of 4,018 observations from January 1, 2006 to December 31, 2016 were used based on the dependent variable. 10 may show a result of analysis of variance for the prediction value calculated by the
도 10에서 기온 요인을 제외한 모든 변수들이 0.0001미만의 매우 작은 유의 확률을 보이고 있음을 알 수 있다. 기온 요인의 유의확률 역시 매우 낮은 수준일 수 있다. 즉, 예측 장치(200)가 이용하는 교호 작용 요인인 복수의 교호 작용 변수값들 및 복수의 독립 변수값들이 모두 통계적으로 유의하다고 할 수 있다. 조정 결정계수(Adjusted R2) 값이 0.9722임을 통해 예측 장치(200)가 높은 설명력을 보인다는 것을 확인할 수 있다.It can be seen from FIG. 10 that all variables except the temperature factor show very small significance probabilities of less than 0.0001. The significance probability of the temperature factor may also be very low. That is, it can be said that the plurality of interaction variable values and the plurality of independent variable values that are interaction factors used by the
도 11은 예측 장치(200)가 연도에 상관없이 높은 설명력을 보이고 있는지를 확인하기 위하여 2006년부터 2016년까지 각 조정 결정 계수를 산출한 일 예를 나타낼 수 있다. 도 11의 표에 나타난 연도별 조정 결정 계수가 모든 연도에서 0.93이상의 조정 결정계수 값을 보인다는 점에서 예측 장치(200)의 높은 설명력이 일관성이 있음을 알 수 있다.11 may show an example of calculating each adjustment determination coefficient from 2006 to 2016 in order to check whether the
도 12는 예측 장치의 성능 검증 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 예측 장치와 기존의 예측 방법이 각각 같은 기간에 대해 예측치를 계산한 결과를 나타내는 도면이다.12 is a diagram for explaining a performance verification result of a prediction apparatus, and FIG. 13 is a diagram illustrating a result of calculating a prediction value for the same period in the prediction apparatus and the conventional prediction method.
예측 장치(200)의 성능을 비교하기 위한 지표로는 수요 예측 연구에서 가장 많이 활용되는 평균절대백분율오차(Mean Absolute Percentage Error, MAPE)를 사용할 수 있다.As an index for comparing the performance of the
예측 장치(200)가 예측일의 최대 전력 수요를 예측하기 위해서, 회귀 계수를 계산할 때 샘플의 크기를 얼마로 할 지를 지정할 수 있다. 성능 검증을 위해 예측일 직전 800개의 관측치를 샘플로 사용하여 회귀 계수를 계산할 수 있다.In order for the
제1 기존의 예측 방법은 회귀 모형에 기반하여 일별 최대 전력 수요를 예측하였으며, 2010년부터 2016년까지 7년간의 일별 최대 전력 수요 예측 결과에 대한 MAPE를 제시하였을 수 있다. 예측 장치(200)의 성능과 제1 기존의 예측 방법과의 성능 비교를 위해 예측치 계산 결과를 도출하였고, 예측치 계산 결과에 대한 MAPE를 도 12의 표에 정리하였을 수 있다. 도 12의 표에서 보듯이 모든 기간에 걸쳐 제1 기존의 예측 방법보다 예측 장치(200)가 우수한 성능을 보이고 있을 뿐 아니라, 모든 연도에 걸쳐 2% 미만의 매우 낮은 MAPE를 보이고 있음을 알 수 있다.The first conventional prediction method predicted the maximum daily electricity demand based on the regression model, and may present the MAPE for the daily maximum electricity demand prediction result for 7 years from 2010 to 2016. For comparison of the performance of the
최근에는 딥러닝 기법을 사용하여 일별 최대 전력을 예측하는 연구가 다수 발표되었다. 제2 기존의 예측 방법은 방사기저함수 신경망을 이용하여 2016년도의 일별 최대전력 수요를 예측하였을 수 있다.Recently, a number of studies using deep learning techniques to predict daily maximum power have been published. The second conventional prediction method may predict the maximum daily power demand in 2016 using a radiated basis function neural network.
제3 기존의 예측 방법은 딥러닝 기법 중 시계열 자료 추정에 적합하다고 알려진 LSTM(Long Short Term Memory)을 사용하여 2016년 10월1일부터 12월31일까지 세 달간의 일 최대전력수요를 예측하였을 수 있다. 제3 기존의 예측 방법은 LSTM을 다섯 번 반복 수행하여 그 중 가장 좋은 결과를 보이는 MAPE 값을 제공하였을 수 있다.The third conventional prediction method predicts the maximum daily power demand for three months from October 1 to December 31, 2016 using LSTM (Long Short Term Memory), which is known to be suitable for time series data estimation among deep learning techniques. can The third conventional prediction method may provide the MAPE value showing the best result by repeatedly performing the LSTM five times.
제4 기존의 예측 방법은 DNN(Deep Neural Network)을 이용하여 2016년 12월 21일부터 2017년 2월 28일 동절기 기간 중 주말과 공휴일을 제외한 날들에 대해 최대전력을 예측하였을 수 있다. 제4 기존의 예측 방법은 DNN을 25회에 걸쳐 적용하였고, MAPE의 평균값을 제공하였을 수 있다.The fourth conventional prediction method may predict the maximum power for days excluding weekends and public holidays during the winter period from December 21, 2016 to February 28, 2017 by using a deep neural network (DNN). The fourth conventional prediction method may have applied the
도 13의 표를 참조하면, 제2 기존의 예측 방법은 MAPE 2.16%라는 매우 높은 예측 성능을 보였는데, 예측 장치(200)는 MAPE 측면에서 0.2%정도 개선된 예측 성능을 보이고 있음을 알 수 있다. 또한, 제3 기존의 예측 방법은 MAPE 2.74%인데 반해, 예측 장치(200)는 MAPE 측면에서 1% 이상 개선된 1.64%라는 우수한 성능을 보이고 있음을 알 수 있다.Referring to the table of FIG. 13 , the second conventional prediction method showed a very high prediction performance of 2.16% MAPE, and it can be seen that the
예측 장치(200)의 MAPE는 제4 기존의 예측 방법과 0.01%의 매우 근소한 차이를 보일 수 있다. 하지만, 예측 장치(200)는 연중 계절을 가리지 않고 평일과 휴일도 상관없이 아무 기간이나 적용할 수 있는데 반해, 제4 기존의 예측 방법은 특정 연도 동절기 평일에만 특화된 딥러닝 기법과 거의 동일한 성능을 보인다는 점에서 예측 장치(200)의 우수성을 확인할 수 있다. 또한, 제4 기존의 예측 방법의 오차율은 25회 적용 후 얻은 평균 MAPE라는 점을 주목할 필요가 있다. 뿐만 아니라, 제4 기존의 예측 방법이 DNN 딥러닝을 수행하기 위해서는 층의 개수, 층별 뉴런의 개수, 학습율, 활성화 함수 등 다양한 하이퍼파라미터를 설정해야 하지만, 예측 장치(200)는 샘플 크기만 지정하면 되므로 제4 기존의 예측 방법보다 예측 장치(200)의 예측치 계산이 실행력 측면에서 강점이 있음을 알 수 있다.The MAPE of the
도 14는 예측 장치가 이용하는 교호 작용 변수들이 예측 성능에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.14 is a diagram illustrating the effect of interaction variables used by a prediction device on prediction performance.
예측 장치(200)는 회귀 모형에 교호 작용 요인을 포함시킴으로써 높은 수준의 예측력을 보일 수 있다. 교호 작용 변수들에 대한 교호 작용 분석 실험은 예측 장치(200)가 이용하는 복수의 교호 작용 변수들의 일 예인 교호 작용 변수(, , , )가 각각 어느 정도 효과가 있는지 확인하기 위해 각 교호 작용 변수를 제외한 동작으로 예측한 결과를 이용할 수 있다The
도 14의 표는 2006년부터 2016년까지 연도별로 예측 장치(200)의 MAPE와, 각 교호 작용 변수가 제외된 MAPE를 나타낸다. 모든 교호 작용 변수가 포함되어 있는 예측 장치(200)의 전체적인 MAPE가 1.66%로 가장 높은 예측력을 보이는 것을 알 수 있다. 도 14의 표의 마지막 열은 교호 작용 변수가 모두 제외된 예측 결과를 나타낸다. 모든 교호 작용 변수가 포함되어 있는 예측 장치(200)와 MAPE 측면에서 0.4% 정도 차이가 난다는 점에서, 복수의 교호 작용 변수들이 그 정도의 오차율 개선에 공헌을 한 것으로 볼 수 있다.The table of FIG. 14 shows the MAPE of the
네 가지 교호 작용 변수 중에서는 변수가 제외된 결과가 오차율이 가장 크게 증가한 것을 볼 수 있다. 이는 변수의 예측 공헌도가 교호 작용 중에는 가장 크다는 것을 의미하며 기온 요인을 모형에 반영할 때 월별 또는 계절별로 다르게 고려할 수 있도록 교호 작용 변수를 포함시키는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 오차율의 증가량을 비교하면 나머지 교호 작용 변수들 중 , , 순으로 예측 공헌도가 크다는 것을 알 수 있다.Among the four interaction variables, It can be seen that the result of excluding the variable has the largest increase in the error rate. this is It means that the predictive contribution of the variable is the largest during the interaction, and it can be seen that it is necessary to include the interaction variable so that it can be considered differently by month or season when the temperature factor is reflected in the model. Similarly, if we compare the increase in the error rate, among the remaining interaction variables, , , It can be seen that the prediction contribution is large in that order.
예측 장치(200)는 기온 요인, 자기상관 요인, 요일 요인, 계절 요인뿐만 아니라, 계절에 따른 기온 민감도의 차이와 요일에 따른 자기상관성의 차이 등을 교호 작용 요인으로 고려하였다. 예측 장치(200)는 2006년부터 2016년까지 11년간 4,018일에 대한 최대 전력 수요에 대한 예측치를 계산하여 기존의 예측 방법들에서 도출한 예측치와 MAPE를 비교한 결과, 예측 장치(200)가 우수한 예측 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.The
즉, 예측 장치(200)는 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용을 교호 작용 변수값들로써 예측치 계산에 포함시킴으로써, 복수의 독립 변수들 간 교호 작용이 예측 오차율을 낮추는 데 효과가 있다는 것을 실증 분석을 통해 확인할 수 있다.That is, the
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes 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 embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (18)
상기 예측치 요청 메시지에 응답하여 상기 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산하는 단계; 및
상기 회귀 계수, 상기 예측치에 영향을 주는 제2 복수의 독립 변수들의 값인 제2 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 예측치를 계산하는 단계
를 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
Receiving a forecast request message requesting a forecast for the maximum power demand of the forecast day;
In response to the prediction request message, a first maximum power consumption for at least one day or more prior to the prediction date, a first plurality of independent variable values that are values of a first plurality of independent variables affecting the first maximum power consumption and the first plurality of independent variable values and the first plurality of interaction variable values based on a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered. calculating a regression coefficient for and
a second plurality of independent variable values that are values of a second plurality of independent variables affecting the regression coefficient, the predictive value, and a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered calculating the predicted value based on
A method of forecasting peak power demand, including
상기 회귀 계수를 계산하는 단계는,
상기 제1 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계
를 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
According to claim 1,
Calculating the regression coefficient comprises:
generating a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered based on the values of the first plurality of independent variables;
A method of forecasting peak power demand, including
상기 제1 복수의 독립 변수값들은,
상기 적어도 하루 이상의 이전일의 직전일에 대한 제2 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 일주일 전일에 대한 제3 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일(day of the week), 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월(month), 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 전력 소비 추세인 제1 일 지수를 포함하는
최대 전력 수요 예측 방법.
3. The method of claim 2,
The values of the first plurality of independent variables are
a second maximum power consumption for a day immediately preceding the at least one day before the previous day, a third maximum power consumption for a week before the at least one day before the previous day, a day of the week to which the at least one previous day belongs, The temperature of the at least one or more previous days, the month to which the at least one or more previous days belong, whether the at least one or more previous days correspond to special days, and a first power consumption trend for the at least one or more previous days containing the day exponent
How to forecast peak power demand.
상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계는,
상기 제2 최대 소비 전력과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제1 교호 작용 변수값을 생성하는 단계;
상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월을 이용하여 제2 교호 작용 변수값을 생성하는 단계;
상기 적어도 하루 이상의 이전일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제3 교호 작용 변수값을 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일과 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온을 이용하여 제4 교호 작용 변수값을 생성하는 단계
를 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
4. The method of claim 3,
The generating of the first plurality of interaction variable values comprises:
generating a first interaction variable value using the second maximum power consumption and a day of the week to which the at least one previous day belongs;
generating a second interaction variable value using the temperature of the at least one previous day and the month to which the at least one previous day belongs;
generating a third interaction variable value using whether the at least one previous day corresponds to the special day and a day to which the at least one or more previous day belongs; and
generating a fourth interaction variable value using the day of the week to which the at least one previous day belongs and the temperature of the at least one previous day
A method of forecasting peak power demand, including
상기 예측치를 계산하는 단계는,
상기 제2 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계
를 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
According to claim 1,
Calculating the predicted value comprises:
generating a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered based on the values of the second plurality of independent variables;
A method of forecasting peak power demand, including
상기 제2 복수의 독립 변수값들은,
상기 예측일의 직전일에 대한 제4 최대 소비 전력, 상기 예측일의 일주일 전일에 대한 제5 최대 소비 전력, 상기 예측일이 속한 요일, 상기 예측일의 예상 기온, 상기 예측일이 속한 월, 상기 예측일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 예측일에 대한 전력 소비 추세인 제2 일 지수를 포함하는
최대 전력 수요 예측 방법.
6. The method of claim 5,
The values of the second plurality of independent variables are
The fourth maximum power consumption for the day immediately preceding the forecast date, the fifth maximum power consumption for one week before the forecast date, the day of the week to which the forecast date belongs, the expected temperature of the forecast day, the month to which the forecast date belongs, the Whether the forecast date corresponds to a special day, and a second day index that is a power consumption trend for the forecast date
How to forecast peak power demand.
상기 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는 단계는,
상기 제4 최대 소비 전력과 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제5 교호 작용 변수값을 생성하는 단계;
상기 예측일의 기온과 상기 예측일이 속한 월을 이용하여 제6 교호 작용 변수값을 생성하는 단계;
상기 예측일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제7 교호 작용 변수값을 생성하는 단계; 및
상기 예측일이 속한 요일과 상기 예측일의 예상 기온을 이용하여 제8 교호 작용 변수값을 생성하는 단계
를 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
7. The method of claim 6,
The generating of the second plurality of interaction variable values comprises:
generating a fifth interaction variable value using the fourth maximum power consumption and a day of the week to which the predicted date belongs;
generating a sixth interaction variable value using the temperature of the prediction day and the month to which the prediction date belongs;
generating a seventh interaction variable value using whether the prediction date corresponds to the special day and the day of the week to which the prediction date belongs; and
Generating an eighth interaction variable value using the day of the week to which the prediction date belongs and the expected temperature of the predicted day
A method of forecasting peak power demand, including
상기 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일을 포함하는
최대 전력 수요 예측 방법.
7. The method of claim 3 or 6,
The above special days include national holidays, substitute holidays, election days, and temporary holidays.
How to forecast peak power demand.
서버로부터 상기 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수값들을 수신하는 단계
를 더 포함하는 최대 전력 수요 예측 방법.
According to claim 1,
Receiving the first maximum power consumption, the first plurality of independent variable values, and the second plurality of independent variable values from a server
Maximum power demand forecasting method further comprising.
상기 인스트럭션들을 실행하기 위한 프로세서
를 포함하고,
상기 인스트럭션들이 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서는,
예측일의 최대 전력 수요에 대한 예측치를 요청하는 예측치 요청 메시지를 수신하고,
상기 예측치 요청 메시지에 응답하여 상기 예측일의 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 최대 소비 전력에 영향을 주는 제1 복수의 독립 변수들의 값인 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용(interaction)이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제1 복수의 교호 작용 변수값들에 대한 회귀 계수를 계산하고,
상기 회귀 계수, 상기 예측치에 영향을 주는 제2 복수의 독립 변수들의 값인 제2 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들에 기초하여 상기 예측치를 계산하는
최대 전력 수요 예측 장치.
a memory for storing instructions for predicting peak power demand; and
a processor for executing the instructions
including,
When the instructions are executed by the processor, the processor
receiving a forecast request message requesting a forecast for the maximum power demand on a forecast day;
In response to the prediction request message, a first maximum power consumption for at least one day or more prior to the prediction date, a first plurality of independent variable values that are values of a first plurality of independent variables affecting the first maximum power consumption and the first plurality of independent variable values and the first plurality of interaction variable values based on a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered. Calculate the regression coefficient for
a second plurality of independent variable values that are values of a second plurality of independent variables affecting the regression coefficient, the predictive value, and a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered to calculate the predicted value based on
Peak power demand forecasting device.
상기 프로세서는,
상기 제1 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제1 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제1 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는
최대 전력 수요 예측 장치.
11. The method of claim 10,
The processor is
generating a first plurality of interaction variable values in which an interaction between the first plurality of independent variables is considered based on the values of the first plurality of independent variables;
Peak power demand forecasting device.
상기 제1 복수의 독립 변수값들은,
상기 적어도 하루 이상의 이전일의 직전일에 대한 제2 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 일주일 전일에 대한 제3 최대 소비 전력, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일(day of the week), 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온, 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월(month), 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 적어도 하루 이상의 이전일에 대한 전력 소비 추세인 제1 일 지수를 포함하는
최대 전력 수요 예측 장치.
12. The method of claim 11,
The values of the first plurality of independent variables are
a second maximum power consumption for a day immediately preceding the at least one day before the previous day, a third maximum power consumption for a week before the at least one day before the previous day, a day of the week to which the at least one previous day belongs, The temperature of the at least one or more previous days, the month to which the at least one or more previous days belong, whether the at least one or more previous days correspond to special days, and a first power consumption trend for the at least one or more previous days containing the day exponent
Peak power demand forecasting device.
상기 프로세서는,
상기 제2 최대 소비 전력과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제1 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온과 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 월을 이용하여 제2 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 적어도 하루 이상의 이전일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일을 이용하여 제3 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 적어도 하루 이상의 이전일이 속한 요일과 상기 적어도 하루 이상의 이전일의 기온을 이용하여 제4 교호 작용 변수값을 생성하는
최대 전력 수요 예측 장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
generating a first interaction variable value using the second maximum power consumption and a day to which the previous day of at least one day belongs;
generating a second interaction variable value using the temperature of the at least one previous day and the month to which the at least one previous day belongs,
generating a third interaction variable value using whether the previous day of at least one day or more corresponds to the special day and a day to which the previous day of at least one day or more belongs;
generating a fourth interaction variable value using the day of the week to which the at least one previous day belongs and the temperature of the at least one previous day
Peak power demand forecasting device.
상기 프로세서는,
상기 제2 복수의 독립 변수값들에 기초하여 상기 제2 복수의 독립 변수들 간의 교호 작용이 고려된 제2 복수의 교호 작용 변수값들을 생성하는
최대 전력 수요 예측 장치.
11. The method of claim 10,
The processor is
generating a second plurality of interaction variable values in which an interaction between the second plurality of independent variables is considered based on the values of the second plurality of independent variables;
Peak power demand forecasting device.
상기 제2 복수의 독립 변수값들은,
상기 예측일의 직전일에 대한 제4 최대 소비 전력, 상기 예측일의 일주일 전일에 대한 제5 최대 소비 전력, 상기 예측일이 속한 요일, 상기 예측일의 예상 기온, 상기 예측일이 속한 월, 상기 예측일이 특수일에 해당하는지 여부 및 상기 예측일에 대한 전력 소비 추세인 제2 일 지수를 포함하는
최대 전력 수요 예측 장치.
15. The method of claim 14,
The values of the second plurality of independent variables are
The fourth maximum power consumption for the day immediately preceding the forecast date, the fifth maximum power consumption for one week before the forecast date, the day of the week to which the forecast date belongs, the expected temperature of the forecast day, the month to which the forecast date belongs, the Whether the forecast date corresponds to a special day, and a second day index that is a power consumption trend for the forecast date
Peak power demand forecasting device.
상기 프로세서는,
상기 제4 최대 소비 전력과 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제5 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 예측일의 기온과 상기 예측일이 속한 월을 이용하여 제6 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 예측일이 상기 특수일에 해당하는지 여부와 상기 예측일이 속한 요일을 이용하여 제7 교호 작용 변수값을 생성하고,
상기 예측일이 속한 요일과 상기 예측일의 예상 기온을 이용하여 제8 교호 작용 변수값을 생성하는
최대 전력 수요 예측 장치.
16. The method of claim 15,
The processor is
generating a fifth interaction variable value using the fourth maximum power consumption and the day of the week to which the predicted date belongs;
A sixth interaction variable value is generated using the temperature of the forecast day and the month to which the forecast date belongs,
A seventh interaction variable value is generated using whether the prediction date corresponds to the special day and the day of the week to which the prediction date belongs,
generating an eighth interaction variable value using the day of the week to which the forecast date belongs and the expected temperature of the forecast day
Peak power demand forecasting device.
상기 특수일은 국경일, 대체 휴일, 선거일, 임시 공휴일을 포함하는
최대 전력 수요 예측 장치.
16. The method of claim 12 or 15,
The above special days include national holidays, substitute holidays, election days, and temporary holidays.
Peak power demand forecasting device.
상기 프로세서는,
서버로부터 상기 제1 최대 소비 전력, 상기 제1 복수의 독립 변수값들 및 상기 제2 복수의 독립 변수값들을 수신하는
최대 전력 수요 예측 방법.11. The method of claim 10,
The processor is
receiving the first maximum power consumption, the first plurality of independent variable values, and the second plurality of independent variable values from a server
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---|---|---|---|
KR1020200017627A KR20210103197A (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Method and system for daily power peak load forecasting using regression models involving interaction effects |
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CN113987940A (en) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | Power system load flow data driven regression method based on ELM integrated online learning |
-
2020
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CN113987940B (en) * | 2021-10-28 | 2024-02-23 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | ELM integrated online learning-based power system tide data driving regression method |
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AMND | Amendment | ||
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