KR20220057709A - 유연 수요 자원 정보를 생성하는 디지털 트윈 프로그램 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 트윈 프로그램에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전력 거래시장에 참여하는 시장 참여자가 수요관리 사업자에게 수요 증감 주문에 따라 자신이 변화시킬 수 있는 전력 사용량에 관한 정보인 유연 수요 자원 정보를 계산하고 낙찰결과에 따라 계산방법을 튜닝하여 정확한 유연 수요 자원 정보를 지속적으로 갱신하여 생성할 수 있는 디지털 트윈 프로그램에 관한 것이다.

Description

유연 수요 자원 정보를 생성하는 디지털 트윈 프로그램{Digital twin program generating flexible demand resource data}
본 발명은 디지털 트윈 프로그램에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전력 거래시장에 참여하는 시장 참여자가 수요관리 사업자에게 수요 증감 주문에 따라 자신이 변화시킬 수 있는 전력 사용량에 관한 정보인 유연 수요 자원 정보를 계산하고 낙찰결과에 따라 계산방법을 튜닝하여 정확한 유연 수요 자원 정보를 지속적으로 갱신하여 생성할 수 있는 디지털 트윈 프로그램에 관한 것이다.
일반적으로 전력거래는 여러 발전소에서 생산된 전기를 전력거래소에서 도매로 구입하여 한국전력공사가 일반 수용가에 매매하는 일방적인 방식을 취하고 있다.
그러나 태양광, 풍력, 에너지저장장치(ESS)와 같은 소규모 독립형 전력망의 구축이 확대되면서, 스마트 그리드(Smart Grid), 마이크로 그리드(Microgrid) 시스템에 대한 구축이 활성화되고 있고, 일방적인 전력거래에서 전력 소비자가 전력 판매자 혹은 전력 구매자의 위치에서 상호 간의 전력 거래를 수행할 수 있도록 환경이 변화되고 있다.
수요와 공급의 균형이라는 측면을 고려할 때, 스마트 그리드 혹은 마이크로 그리드 환경에서 추진될 수 있는 가장 대표적인 비즈니스 모델은 시장참여자와 수요관리 사업자, 전력 거래소 간의 모델인데, 이 비즈니스 모델은 수요관리 사업자가 시장참여자를 모집하고, 전력거래소의 수요감소 주문의 있을 경우 수요관리 사업자는 시장참여자에게 수요감소 지시를 하여, 시장참여자가 지시에 따른 수요 감소를 이행함으로써 전력거래소로부터 정산금을 지급받는 형태이다.
한편, 시장참여자는 수요관리 사업자에게 자신의 유연 수요 자원 정보를 주기적 또는 요청에 의해 전송하여야 하는데, 이 유연 수요 자원 정보를 정확하게 계산하지 못할 경우 전력 수급의 균형을 이룰 수 없을 뿐만 아니라 시장 참여자의 수익이 줄어드는 문제점이 있다.
1. 한국등록특허 제10-2094137호, '전력거래 중계방법' 2. 한국등록특허 제10-1996882호, '전력망간 전력거래를 위한 송배전망 제어시스템의 제어방법' 3. 한국등록특허 제10-1955504호, '전력거래 시스템 및 방법'
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 시장 참여자가 수요 관리 사업자에게 전송하는 유연 수요 자원 정보를 정확하게 계산할 수 있고, 입찰 정보와 낙찰 정보 간의 차이가 존재할 경우, 유연 수요 자원 생성 모듈을 튜닝하여 정확한 유연 수요 자원 정보가 지속적으로 갱신될 수 있게 함으로써 전력 수급의 균형을 이루고 시장 참여자의 이익을 극대화할 수 있는 디지털 트윈 프로그램을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시장참여자가 전력 거래시장에 참여하기 위해 수요관리 사업자에게 자신이 전력소비를 감소하거나 전력소비를 증가시킬 수 있는 정보인 유연 수요 자원 정보를 생성하여 제공하는 디지털 트윈 프로그램으로서, 상기 디지털 트윈 프로그램은 컴퓨터를, 상기 시장참여자의 과거 전력 사용 패턴을 수집하는 전력 사용량 수집모듈; 상기 과거 전력 사용 패턴으로부터 상기 유연 수요 자원 정보(이하, '제1 유연 수요 자원 정보'라 함)를 계산하여 생성하는 유연 수요 자원 생성모듈; 상기 제1 유연 수요 자원 정보로 시장 입찰을 수행할 경우 얼마의 수익을 창출할 수 있을지 가상 입찰을 수행하는 유연 수요 자원 시뮬레이터; 시뮬레이팅 결과에 따라 수익을 더 향상시킬 수 있는 제2 유연 수요 자원 정보가 존재할 경우, 상기 제1 유연 수요 자원 정보를 상기 제2 유연 수요 자원 정보로 변경하고, 상기 제2 유연 수요 자원 정보를 입찰 정보로 하여 전력 거래시장에 입찰하는 입찰전략 수립모듈; 상기 전력 거래시장에서 낙찰된 유연 수요 자원 정보(이하, '낙찰 정보'라 함)를 입력받고, 상기 낙찰 정보와 상기 입찰 정보의 차이를 계산하며, 계산된 차이값과 미리 정해진 오차값을 서로 비교하는 입찰결과 검증모듈; 상기 차이값이 상기 오차값보다 작을 경우 상기 유연 수요 자원 생성모듈을 유연 수요 자원 생성 디지털 트윈으로 생성하는 디지털 트윈 생성 모듈; 및 상기 차이값이 상기 오차값보다 클 경우 상기 차이값을 반영하여 상기 제1 유연 수요 자원 정보를 계산하도록 상기 유연 수요 자원 생성모듈을 튜닝하는 유연 수요 자원 생성 튜닝 모듈;로 기능시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 디지털 트윈 프로그램을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 유연 수요 자원 정보는 상기 시장 참여자가 현재 또는 미래에 시장의 수요에 응답하여 자신이 변화시킬 수 있는 전력 사용량인 단위 시간당 응동량, 상기 단위 시간당 응동량이 지속될 수 있는 시간인 응동량 지속시간 및 상기 응동량 지속시간동안의 전체 응동량인 총 응동량을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 단위 시간당 응동량은 전력소비를 감소시키는 방향(수요감소방향)과 전력소비를 증가시키는 방향(수요증가방향)으로 두 개의 값으로 생성된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 디지털 트윈 프로그램에 의하면, 유연 수요 자원의 입찰결과에 따라 유연 수요 자원 생성모듈을 튜닝하여 정확한 유연 수요 자원을 계산할 수 있게 함으로써 전력 수요와 공급의 균형을 이룰 수 있고 시장 참여자의 이익을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 디지털 트윈 프로그램에 의하면, 자신이 감축할 수 있는 수요감소방향과 추가로 소비할 수 있는 수요증가방향으로 유연 수요 자원을 생성할 수 있으므로 수요과 공급의 균형을 효과적으로 달성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 프로그램이 적용되는 비즈니스 모델을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 프로그램의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 프로그램이 적용되는 비즈니스 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력거래 시장에서 시장을 운영하고 참여하는 주체로써 시장 참여자(10), 수요관리 사업자(20) 및 전력거래소(30)가 존재한다.
상기 시장 참여자(10)는 직접 소규모 발전을 수행하거나 다양한 부하를 운용하는 주체로 일반적인 가정, 공장, 소규모 발전사업자 등을 의미하고, 상기 수요관리 사업자(20)는 상기 시장 참여자(10)를 모집하고 전력거래소(10)에 전력 거래를중계하는 사업자이며, 상기 전력거래소(30)는 전력을 사고팔 수 있는 거래를 수행있는 기관이다.
먼저, 상기 시장 참여자(10)는 자신이 현재 또는 미래에 유연하게 변화시킬 수 있는 자원 정보인 유연 수요 자원 정보를 생성하여 전송한다.
여기서 유연 수요 자원 정보란 상기 전력거래소(30)의 주문에 따라 상기 시장 참여자(10)가 수요를 감소하거나 증가시킬 수 있는 전력량에 관한 정보이다.
다음, 상기 수요관리 사업자(20)는 상기 시장 참여자(10)로부터 전송받은 유연 수요 자원 정보를 전력거래소(30)에 등록하고 관리한다.
다음, 상기 전력거래소(30)는 전력사용상태에 따라 수요의 증감을 계산하고 상기 수요관리 사업자로 수요 증감 주문을 요청한다.
그러면, 상기 수요관리 사업자(20)는 상기 시장 참여자(10)에게 수요 증감을 지시하고, 상기 시장 참여자(10)는 지시에 따라 수요 증감(전력 소비를 줄이거나 늘리는 행위)을 이행한다.
다음, 상기 수요관리 사업자(20)는 수요 증감에 대한 결과를 상기 전력거래소(30)에 보고하고, 상기 전럭거래소(20)는 상기 수요관리 사업자(20)에게 정산금을 지급하고, 상기 수요관리 사업자(20)는 상기 시장 참여자(10)에게 정산금을 지급한다.
한편, 상기 시장 참여자(10)는 자신이 현재 또는 미래에 변화시킬 수 있는 유연 수요 자원의 정보를 정확하게 계산하여 전력거래에서 이익을 극대화하여야 하는데, 종래에는 이 유연 수요 자원의 정보를 정확하게 계산하는데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 디지털 트윈 프로그램은 유연 수요 자원을 정확하게 계산할 수 있는 디지털 트윈(digital twin)을 생성하여 시장 참여자의 이익을 극대화할 수 있게 하는 데 목적이 있다.
또한, 시장 참여자(10)가 자신이 감축하거나 더 소비할 수 있는 전력량의 정보를 함께 유연 수요 자원 정보로 생성하여 제공함으로써 전력거래의 균형을 이룰 수 있게 하는 데 목적이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 프로그램(100)의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈 프로그램(100)은 컴퓨터에 설치되며, 상기 컴퓨터를 기능시켜 유연 수요 자원을 생성하고 입찰결과에 따라 유연 수요 자원 생성모듈을 지속적으로 튜닝함으로써 시장 참여자의 이익을 극대화할 수 있도록 정확한 유연 수요 자원을 생성할 수 있는 프로그램이다.
또한, 상기 디지털 트윈 프로그램(100)은 별도의 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 디지털 트윈 프로그램(100)은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.
또한, 상기 디지털 트윈 프로그램(100)은 서버 시스템에 저장되고 상기 컴퓨터는 상기 서버 시스템에서 상기 디지털 트윈 프로그램(100)을 다운로드받아 설치한 후, 유연 수요 자원의 생성을 수행할 수 있다.
또한, 상기 컴퓨터는 일반적인 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰과 같은 스마트기기, 본발명을 위해 특별히 제작된 임베디드 시스템을 포함하는 광의의 컴퓨터이다.
이하에서는 상기 디지털 트윈 프로그램(100)의 기능을 상세히 설명한다.
상기 디지털 트윈 프로그램(100)은 컴퓨터를 전력 사용량 수집모듈(110), 유연 수요 자원 생성모듈(120), 유연 수요 자원 시뮬레이터(130), 입찰 전략 수립모듈(140), 입찰결과 검증모듈(150), 디지털 트윈 생성 모듈(160) 및 유연 수요 자원 튜닝 모듈(170)로 기능시킨다.
상기 전력 사용량 수집모듈(110)은 시장 참여자가 관리하는 부하기기들로부터 과거 전력 사용 패턴을 수집한다.
또한, 상기 전력 사용량 수집모듈(110)은 계측기로부터 수집되며, 상기 계측기는 미터링 데이터(Metering data:부하기기 전체의 전력 사용량 계측치) 또는 서브 미터링 데이터(Sub-metering data:부하기기 각각의 전력 사용량 계측치)를 계측하여 제공한다.
상기 유연 수요 자원 생성모듈(120)은 상기 과거 전력 사용 패턴으로부터 유연 수요 자원 정보(이하, '제1 유연 수요 자원 정보'라 함)를 계산하여 생성한다.
또한, 상기 제1 유연 수요 자원 정보는 상기 시장 참여자(10)가 현재 또는 미래에 시장의 수요에 응답하여 자신이 변화시킬 수 있는 전력 사용량인 단위 시간당 응동량, 상기 단위 시간당 응동량이 지속될 수 있는 시간인 응동량 지속시간 및 상기 응동량 지속시간동안의 전체 응동량인 총 응동량을 포함한다.
또한, 상기 단위 시간당 응동량은 전력소비를 감소시키는 방향(수요감소방향)과 전력소비를 증가시키는 방향(수요증가방향)으로 두 개의 값으로 생성되며, 이는 종래에 수요감소방향으로 유연 수요 자원 정보를 생성하는 기술과 비교하여 수요증가방향의 응동량도 함께 제공하므로 전력 수급의 균형을 이루기에 유리하다.
상기 유연 수요 자원 시뮬레이터(130)는 상기 유연 수요 자원 생성모듈(120)에서 생성된 제1 유연 수요 자원 정보로 시장 입찰을 수행할 경우 얼마의 수익을 창출할 수 있을 가상입찰을 수행한다.
상기 입찰전략 수립모듈(140)은 상기 유연 수요 자원 시뮬레이터(130)의 시뮬레이팅 결과에 따라 수익을 더 창출할 수 있는 유연 수요 자원 정보(이하, '제2 유연 수요 자원 정보'라 함)가 존재할 경우, 상기 제1 유연 수요 자원 정보를 상기 제2 유연 수요 자원 정보로 변경하고, 상기 제2 유연 수요 자원 정보를 입찰 정보로하여 전력 거래시장(20,30)에 입찰한다.
만약, 수익을 더 창출할 수 있는 유연 수요 자원 정보가 존재하지 않을 경우, 상기 제1 유연 수요 자원 정보로 입찰이 진행된다.
상기 입찰결과 검증모듈(150)은 상기 전력 거래시장에서 낙찰된 유연 수요 자원 정보(이하, '낙찰 정보'라 함)를 입력받고, 상기 낙찰 정보와 상기 입찰 정보의 차이를 계산한다.
또한, 상기 입찰결과 검증모듈(150)은 계산된 차이값과 미리 설정된 오차값(ε)을 비교한다.
상기 디지털 트윈 생성 모듈(160)은 상기 입찰결과 검증모듈(150)에서 계산한 차이값이 오차값보다 작을 경우 현재 입찰된 유연 수요 자원 정보가 유효한 것이므로 상기 유연 수요 자원 생성모듈을 유연 수요 자원 생성 디지털 트윈(digital twin)으로 생성하며, 추후 유연 수요 자원을 생성할 때 상기 디지털 트윈을 이용한다.
상기 유연 수요 자원 생성 튜닝 모듈(170)은 상기 입찰결과 검증모듈(150)에서 계산한 차이값이 오차값보다 작을 경우 현재 입찰된 유연 수요 자원 정보가 요효하지 않으므로 계산된 차이값만큼 유연 수요 자원 정보가 보정되도록 상기 유연 수요 자원 생성모듈(120)을 튜닝한다.
또한, 상기 튜닝은 실질적으로 상기 유연 수요 자원 생성모듈(120)이 유연 수요 자원을 계산하는 알고리즘의 계산식이나 변수를 변경하는 과정이다.
따라서, 본 발명의 디지털 트윈 프로그램에 의하면, 입찰결과와 낙찰결과의 차이에 따라 유연 수요 자원 생성 모듈을 튜닝하고 정확한 유연 수요 자원 정보를 계산할 수 있는 디지털 트윈을 생성할 수 있으므로 전력 거래시 시장 참여자(10)의 이익을 극대화할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10:시장 참여자 20:수요 관리 사업자
30:전력 거래소
100:디지털 트윈 프로그램 110:전력 사용량 수집모듈
120:유연 수요 자원 생성모듈 130:유연 수요 자원 시뮬레이터
140:입찰 전략 수립모듈 150:입찰 결과 검증모듈
160:디지털 트윈 생성모듈 170:유연 수요 자원 튜닝모듈

Claims (3)

  1. 시장참여자가 전력 거래시장에 참여하기 위해 수요관리 사업자에게 자신이 전력소비를 감소하거나 전력소비를 증가시킬 수 있는 정보인 유연 수요 자원 정보를 생성하여 제공하는 디지털 트윈 프로그램으로서,
    상기 디지털 트윈 프로그램은 컴퓨터를,
    상기 시장참여자의 과거 전력 사용 패턴을 수집하는 전력 사용량 수집모듈;
    상기 과거 전력 사용 패턴으로부터 상기 유연 수요 자원 정보(이하, '제1 유연 수요 자원 정보'라 함)를 계산하여 생성하는 유연 수요 자원 생성모듈;
    상기 제1 유연 수요 자원 정보로 시장 입찰을 수행할 경우 얼마의 수익을 창출할 수 있을지 가상 입찰을 수행하는 유연 수요 자원 시뮬레이터;
    시뮬레이팅 결과에 따라 수익을 더 향상시킬 수 있는 제2 유연 수요 자원 정보가 존재할 경우, 상기 제1 유연 수요 자원 정보를 상기 제2 유연 수요 자원 정보로 변경하고, 상기 제2 유연 수요 자원 정보를 입찰 정보로 하여 전력 거래시장에 입찰하는 입찰전략 수립모듈;
    상기 전력 거래시장에서 낙찰된 유연 수요 자원 정보(이하, '낙찰 정보'라 함)를 입력받고, 상기 낙찰 정보와 상기 입찰 정보의 차이를 계산하며, 계산된 차이값과 미리 정해진 오차값을 서로 비교하는 입찰결과 검증모듈;
    상기 차이값이 상기 오차값보다 작을 경우 상기 유연 수요 자원 생성모듈을 유연 수요 자원 생성 디지털 트윈으로 생성하는 디지털 트윈 생성 모듈; 및
    상기 차이값이 상기 오차값보다 클 경우 상기 차이값을 반영하여 상기 제1 유연 수요 자원 정보를 계산하도록 상기 유연 수요 자원 생성모듈을 튜닝하는 유연 수요 자원 생성 튜닝 모듈;로 기능시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 디지털 트윈 프로그램.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연 수요 자원 정보는 상기 시장 참여자가 현재 또는 미래에 시장의 수요에 응답하여 자신이 변화시킬 수 있는 전력 사용량인 단위 시간당 응동량, 상기 단위 시간당 응동량이 지속될 수 있는 시간인 응동량 지속시간 및 상기 응동량 지속시간동안의 전체 응동량인 총 응동량을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 디지털 트윈 프로그램.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 시간당 응동량은 전력소비를 감소시키는 방향(수요감소방향)과 전력소비를 증가시키는 방향(수요증가방향)으로 두 개의 값으로 생성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 디지털 트윈 프로그램.
KR1020200142644A 2020-10-30 2020-10-30 유연 수요 자원 정보를 생성하는 디지털 트윈 프로그램 KR102542717B1 (ko)

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