KR102558631B1 - 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로슈머 간 에너지 거래 분석 플랫폼, AI 기반 프로슈머 발전량 및 수요 예측 알고리즘 (SW), AI 기반 프로슈머 전력거래 알고리즘 (SW) 등을 제공할 수 있는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로슈머 간 에너지 거래 분석 플랫폼, AI 기반 프로슈머 발전량 및 수요 예측 알고리즘 (SW), AI 기반 프로슈머 전력거래 알고리즘 (SW) 등을 제공할 수 있는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템에 관한 것이다.
재생에너지 3020 정부 정책 추진으로 소규모 태양광발전 및 ESS의 보급 확대로 인해 전기를 소비하는 동시에 생산하는 에너지 프로슈머 (Prosumer)가 증가하고 있다.
정부는 재생에너지 3020 정책을 통해 자가용 태양광을 확대 ('30년까지 156만호)할 예정이며, 요금 절감 혜택 확대, 제로 에너지 건축물 인증 의무화 등을 추진 중이다.
또한 신재생에너지 지역 지원 사업, 신재생에너지 융복합지원사업, 신재생에너지 주택 지원 사업 등의 여러 정부 지원 정책으로 인해 태양광을 비롯한, EV, ESS, 연료전지, 소형풍력 등 다양한 소규모 자원들이 보급 중이다.
국내 P2P 프로슈머 동향 및 수준을 보면, 정부는 2016년, P2P 거래의 활성화를 위하여 "소규모 신재생 에너지발전전력 등의 거래에 관한 지침"을 개정 고시하였으며 해당 년도에 프로슈머에 대한 실증 사업계획을 발표하였다.
1단계 프로슈머 사업으로 설치 발전량 10kW 미만, 동일 배전망 내의 거래. 주로 지붕 위 태양광에서 생산한 전기를 옆집에 팔 수 있도록 하였으며 이웃간 전력거래 효과가 표시된 전용 전기요금 고지서를 발급하였다.
2단계 프로슈머 사업으로 대형 프로슈머(학교, 상가 등)대상 및 타 배전망과의 거래. 2단계에서는 학교, 상가와 같은 대형 프로슈머에게도 P2P 전력판매가 가능하게 하였다.
대형 프로슈머는 아파트에 부과되는 누진제 전기요금보다 저렴한 가격에 전력공급이 가능할 것으로 예상되었으며 학교가 아파트에 판매하는 모델, 빌딩이 다수 주택에 전력을 판매하는 모델에 대한 시범사업이 2016년도에 시행되었다.
한전은 공동주택 세대간 전력거래를 위한 플랫폼 설계를 수행하였으며, 실증을 수행한다.
또한, 정부는 '소규모 신재생 에너지 발전전력 등의 거래에 관한 지침'을 P2P 거래의 가능성이 있게 개정을 하였다.
신설된 제 19조(이웃간 거래)에서의 거래 대상은 발전설비 용량 10kW 이하의 태양광 발전설비를 보유한 프로슈머이며 이 프로슈머가 생사한 전력 중 스스로 소비하고 남는 잉여전력을 판매할 수 있게 하였다.
그러나 에너지 프로슈머 간에 P2P 거래 참여 활성화 및 유도를 위한 거래구조를 개발하고 프로슈머의 전력거래를 통합 제어할 수 있는 시스템 구축 및 프로슈머의 능동적인 전력거래를 위한 플랫폼을 개발하여 프로슈머의 에너지 거래 이익을 극대화하고 이를 통한 지역 에너지 효율화에 기여할 수 있는 시스템 개발은 아직 이루어지지 않았다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명은 부하 프로파일 구성을 위한 수용가 세부영역 데이터 수집, 기준 부하 산정을 위한 부하 클러스터링, 자가발전 영역에서의 발전량 산정 및 예측을 위한 프로슈머 부하 프로파일 분석이 가능한 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 프로슈머의 거래 가능 적정 자원 용량 산출 기능, 에너지 거래 빅데이터 기반 거래금액 산정 알고리즘, 유연한 에너지 거래 환경을 대상으로 한 프로슈머 솔루션을 제공할 수 있는 강화학습 기반 프로슈머 거래 전략 알고리즘을 포함하는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 분산전원 보급 증대와 그에 기반을 둔 다양한 에너지 프로슈머 간에 P2P 거래 참여 활성화 및 유도를 위한 거래구조를 개발하고 프로슈머의 전력거래를 통합 제어할 수 있는 시스템 구축 및 프로슈머의 능동적인 전력거래를 위한 플랫폼을 개발하여 프로슈머의 에너지 거래 이익을 극대화하고 이를 통한 지역 에너지 효율화에 기여함을 목적으로 한다.
본 발명은 소비자와 프로슈머 모두에게 이익을 주는 지속 가능한 수익구조를 얻을 수 있는 P2P 거래전략을 개발하고 실증을 통한 검증 및 수익성 인정을 통해 분산자원 확산에 대한 긍정적 인식 활성화 및 소비자의 의식개선 효과와 에너지 프로슈머 관점에서의 핵심 기술 적용 검증 및 프로슈머 P2P 시장 구조 정의 및 시장 개선책 제시를 목표로 한다.
마지막으로 본 발명은 실증에 참여하는 에너지 프로슈머들의 다양한 데이터들의 수집, 저장하는 기술을 통해 전력 빅데이터 저장을 위한 기반을 확보함으로써, 광주 AI 집적단지와 연계를 통해 AI에 특화된 데이터를 연구개발 및 창업기업 등에 제공하여 국가 AI 연구개발 역량 향상 및 경쟁력을 제고하고 AI 기반 新산업·서비스 창출에 기여를 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 분산전원 설비의 입출력 패턴을 통해 에너지 부하를 예측하는 머신 러닝부를 포함하고, 에너지 부하를 기반하여 전력거래소을 통한 전력 거래 서비스를 제공하는 웹 기반 전력거래 포털시스템;상기 웹 기반 전력거래 포털시스템과 네트워크로 연결되어 사용자 접근성 및 편의성을 위한 전력거래 포털 모바일 앱;을 포함한다.
상기 P2P 전력거래플랫폼의 발전 자산 이상 상태 탐지 기능, 통지 어플리케이션으로 알람/통지 메시지 큐 모듈을 통해 알람 필터링 기능을 갖는 Alert & Notification Engine;을 더 포함한다.
상기 P2P 전력거래플랫폼은 P2P 참여 프로슈머 전력거래 용량 및 가격정보 관리 기능, P2P 참여 프로슈머간 전력거래 현황 관리 기능을 갖는다.
상기 P2P 전력거래플랫폼은 P2P 참여 프로슈머별 생산, 소비, 및 거래 데이터 관리 기능, P2P 프로슈머 에너지 거래대상 선정 알고리즘을 통한 거래 대상 선정 기능, P2P 참여 프로슈머를 위한 에너지 빅데이터 분석 서비스 기능을 갖는다.
상기 P2P 전력거래플랫폼의 정보의 시각화하기 위해 메타데이터를 이용한 서비스 기능과, 상기 정보의 시각화 데이터베이스 모델링 서비스 기능을 갖는 전력거래 통합 데이터베이스 설계 및 모델링부;를 더 포함한다.
상기 전력거래 통합 데이터베이스 설계 및 모델링부는 상기 정보의 시각화 데이터베이스 모델링 서비스 기능을 갖는다.
상기 웹 기반 전력거래 포털시스템의 에너지 발전/수요 현황, P2P 전력 거래 현황 시각화 서비스 기능, AI 분석/예측 결과 및 알람/통지 이력 정보 시각화 기능을 포함하는 전력거래 포털시스템 UI/UX부;를 포함한다.
상기 웹 기반 전력거래 포털시스템은, P2P 전력거래플랫폼 연동을 고려한 전력 생산, 수요, 저장, 분석, 및 예측을 통하여 에너지 생산, 수요, 전력거래, 및 정산단가를 포함하는 정보 제공을 위한 시스템이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 빅데이터 기반 P2P 전력거래 플랫폼 개발로 에너지 프로슈머 활성화에 활용 가능하다.
따라서 신재생에너지 신규설비가 증대됨에 따라 한전과 장기고정계약을 체결하지 못한 발전설비들이 절차가 복잡하여 소규모 전력거래시장에 손쉽게 참여하면서 장기고정계약에 실패한 발전설비들을 관리할 수 있고, 정부의 지원금을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 이를 통해 미계약의 결과로 전기가 폐기되는 것을 막을 수 있다.
또한 본 발명은 기존 소규모 전력거래 사업자로 등록된 업체들이 전력거래 사업에 적극적인 참여하지 않는 이유는 전력거래를 통한 이익 창출의 어려움인데, 빅데이터 및 인공지능을 통하여 수익 창출의 솔루션을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 에너지 프로슈머 P2P 전력거래 전략 및 플랫폼 기술 개발을 통해 에너지 프로슈머에게 전력회사보다 높은 수익을 보장하고, 프로슈머 스스로 분산자원을 활용할 수 있는 방안을 마련함으로써 에너지 프로슈머 확대·촉진을 위한 유인 요소로 활용할 수 있다.
또한 본 발명은 소규모 전력중개사업을 통한 국내 전력중개사업은 수익모델이 중개 수수료 수취에 그치는 단순한 구조지만 향후에 배전망 자유화에 따른 여러 비즈니스 모델로 다변화될 가능성이 크기 때문에 다양한 모델을 제시할 수 있다.
또한 본 발명은 에너지 공유 경제시대에 맞춰 P2P 거래를 넘어서 소규모 분산자원을 모집해 전력도매시장에서 거래를 대행하고 판매 수익을 분배하는 방식의 전력 도매 시장 확대가 가능하다.
또한 본 발명은 분산발전의 설치 장소의 임대를 통한 PV 설치, 생산된 전력의 일정 부분을 장소 임대업자에게 제공하고 나머지 전력에 대한 P2P 또는 상계거래하는 방식의 전력 거래 신산업 분야(빅데이터 기반 P2P 전력거래 플랫폼 활성화에 따른 전력중개사업) 확대가 가능하다.
또한 본 발명은 P2P의 범위에서 확장되어, 주택지구, 상업지구, 산단 등 발전 및 소비의 특색을 갖고 있는 지역을 일정 구역으로 설정한 후, 인공지능 및 빅데이터를 활용하여 단위 구역의 시간대에 따른 에너지 발전/소비 패턴을 분석한 후 요금제 설정 후 단위 구역간의 전력거래 시 수익성 확보 및 신산업 창출이 가능(이를 위해서는 전력거래 관련 규제에 대한 검토 필요)하다.
또한 본 발명은 전력거래 뿐 아니라, 전력 생산에서부터 관리까지 종합적으로 AI 기술을 에너지에 적용시켜 다양한 AI + 에너지 융합에 따른 에너지 신산업 창출에 활용할 수 있다.
또한 본 발명은 분산전원(PV)설치 시, 3차원 수치표면모델(DSM)을 활용하여 태양광 발전 최적입지와 발전조건 파악에 따른 부지 선정하고 기계학습을 활용해 태양광 패널의 최적 설치각을 산출하고, 가정, 산업단지의 설치 타당성 등을 인공지능 + 빅데이터를 통해 분석하여 최적의 전력 생산을 이끌어 낼 수 있으며, 이를 통해 태양광 설치 업체들의 영업비용을 줄이면서 수익 극대화가 가능하다.
또한 본 발명은 태양광 발전 뿐만 아니라, P2P 거래를 위한 단위 구역을 빅데이터를 활용하여 선정함으로써, 각 단위 구역별로 상이한 Peak 부하 시간대를 구별하여 예비력을 줄이는 등 에너지 절약 및 수익 극대화가 가능한 AI 에너지 융합 신산업 창출이 가능하다.
또한 본 발명은 주택 누진제 전력요금 체제 변경에 대한 P2P 전력거래 구조 및 시나리오를 도출하고 분석하여 향 후 변화할 수 있는 에너지 P2P 전력거래 환경에 대한 에너지 P2P 전력거래 활성화를 위한 선제적 시나리오를 확보하는 데 활용 가능하다.
또한 본 발명은 현행 전력거래 제도에서 P2P 전력거래 활성화에 장애되는 제도적 문제점을 도출하고 성공적인 P2P 거래제도 도입을 위한 현행 전력시장 제도에서의 진입장벽 분석 및 개선방안을 도출하는데 활용 가능하다.
또한 본 발명은 실증에 참여하는 에너지 프로슈머들의 데이터를 수집하고 저장하는 기술을 통해 전력 빅데이터 저장을 위한 Pipeline을 확보함으로써 전력망 관리 측면에서 유의미하게 활용할 수 있는 전력 빅데이터 인프라 구축에 활용 가능하다.
시장 파급 효과(기술적 측면)
또한 본 발명은 P2P전력거래 기술 개발을 통한 에너지 분야 소규모 거래 기술을 확보할 수 있다.
예를 들어, 거래 시간 단위 참여자 상호 수익 보장 거래단가 산정 기술 및 컨슈머/프로슈머 매칭 기술 개발을 통해 전기판매사업자 없이 직접 거래 가능한 기술의 확보가 가능하고, 다양한 P2P전력거래 참여 가능 자원 다양화 및 거래 가능 용량 산정 기술 확보를 통한 보편적인 분산자원 이외의 재생에너지 도입이 촉진되며, 하루 전 시장, 실시간 시장 적용을 통한 P2P거래시장 구조 개발 가능, 추가적으로 시장운영 규정 파생이 가능하다.
또한 본 발명은 전력회사를 거치지 않는 시간 단위 개인 간 거래를 실현할 수 있다.
예를 들어, 기존 상계거래, 프로슈머 제도는 전력회사가 월간 누적 전력량을 기준으로 요금정산을 하는 구조와 프로슈머와 소비자가 시간 단위로 플랫폼을 거친 전력거래와, 기존의 방식에 비해 프로슈머 및 소비자가 플랫폼을 통해 유연한 거래 및 수익성 확보가 가능하다.
또한 본 발명은 P2P 에너지거래를 위한 플랫폼 서비스 및 기술 확보가 가능하다.
예를 들어, P2P 플랫폼 참여자들의 전력거래 관련 데이터 저장 기술, AI 기반의 알고리즘을 통해 에너지 프로슈머 빅데이터 분석 기술, P2P 플랫폼 참여자의 자원, 판매/구매의 신뢰성 검증/보장 기술을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 불규칙한 재생에너지 기반 전력 거래를 통한 수급균형 안정화 기술을 확보할 수 있다.
예를 들어, 신재생 에너지 발전량 예측 기술 개발 및 예측 오차 완화를 위한 실시간 계량 기술 및 타 자원 (ESS, EV, 등) 운영 기술, 거래 안정성 확보를 위한 입찰 용량 준수를 위한 자원 활용 기술, 거래 지역 내 수요/공급 적정선 유지를 위한 P2P 자원의 참여 적정성 판단 기술을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 P2P거래의 계통영향 추정 기술 개발을 통한 계통 안정성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 매칭 결과에 따른 계통영향 추정 기술 개발 및 적용을 통한 계통 영향을 고려한 P2P전력 거래모델, 자원 스케줄링 기술 고도화를 통한 계통영향을 개선하는 자원의 유연한 제어기술 등을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 다양한 전력요금과 전력요금 변화에 대응 가능한 P2P전력거래 운영 방안을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 전력요금 변화(TOU 요금 변화, 여름 한시 누진요금제 등)에 대응 가능한 거래 모델 및 규칙에 대한 시나리오와, 상이한 전력 요금 사용 고객 간 전력 거래 모델을 발굴 및 확보할 수 있다.
시장 파급 효과(경제적 측면)
또한 본 발명은 프로슈머와 소비자간 거래 활성화를 통해 분산전원 설비 도입 증가로 내수 시장을 확대할 수 있다.
즉, P2P 거래를 통한 프로슈머의 수익성 증대로 인해 국내 태양광 설치 보급이 확대될 것으로 기대되고, 공동주택 단지에서 공동이익을 위한 공용 태양광발전 설비 설치 확산이 기대된다.
또한 본 발명은 AI 직접단지 지원을 통한 고용 창출이 증가한다. 즉, AI 직접단지의 인공지능 기술 확대에 기여함으로써 이를 위한 기업들의 채용 수요도 함께 증가할 것으로 기대된다.
또한 본 발명은 전력망 증설 비용 및 발전비용이 감축된다. 즉 거래 시간 단위 배전망 내 수급 조절 및 분산자원의 제어로 계통 악영향 해소하여 전력시설 증설 시기를 늦출 수 있다.
또한 본 발명은 동일 배전망 내 그리드 변동폭 축소로 추가 설비 투자비 절감이 가능하다.
또한 본 발명은 배전망 내 순부하(net-load) 발견과 전력시장 내 정보 반영을 통한 발전비용 절감을 실현할 수 있다.
또한 본 발명은 전기판매사업자의 수익성을 보전할 수 있다. 즉, 과거 P2P거래 서비스 모델은 물리적인 전력거래는 전기판매사업자의 배전계통을 통해 이뤄짐을 가정하지만 그 이용료에 대한 논의가 전무하여, 서비스 기반의 수수료(배전망 이용료) 수익을 통해 판매용량 절감에 따른 수익성 감소 완화가 가능하다.
또한 본 발명은 P2P전력거래를 통한 참여자들의 이익을 개선한다. 즉, 현재 신재생에너지 공급인증서(REC) 하락에 따른 재생에너지 사업자들의 수익성이 악화되었는 데, P2P전력거래를 통해 분산자원 설치자는 전기를 공급하는 판매자로 역할 하여 높은 단가에 전력 판매가 가능하다.
산업적 측면
또한 본 발명은 기존 대비 높은 수익성을 보장하는 사업 모델을 통한 분산자원 산업의 활성화가 가능하다.
최근, 지속적인 신재생 공급 인증서(REC) 단가 하락으로 정부 신재생 에너지 보급 목표를 달성하기 위한 신규 태양광 및 신재생에너지 보급 우려에 따라 지속적으로 수익성을 담보할 수 있는 사업 모델 도입을 통한 신규 재생에너지 설치 확대와 정체된 분산자원 산업 시장 활성화가 전망된다.
또한 본 발명은 분산자원 시장 확대를 통한 고용 창출 증가 전망(1MW당 태양광 25.6명, 풍력 12.4명 이상으로 신재생에너지 부문 고용 인력이 화석연료 부문 고용 인력을 앞지름. 출처: 미국 에너지부)에 따라 본 발명은 P2P 전력 거래 운영 기술 개발을 통한 유관 산업 기술의 확대와 견인을 할 수 있다.
또한 본 발명은 P2P 전력거래 운영을 위해 신재생 에너지 발전 예측, ESS 상태 추정 및 운영, 계량(metering) 기술, 중개거래 플랫폼 운영 등 에너지 신사업 영역 기술 개발 확대가 가능하다.
또한 본 발명은 분산자원 중개 시장 운영 기술 확보를 통한 경직된 에너지 분야의 새로운 가능성을 기대할 수 있다.
또한 본 발명은 전기판매사업자와 상생 가능한 거래 모델 발굴을 통해 P2P거래의 산업화 가능성을 제고할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 P2P 전력 거래는 전기판매사업자가 판매하는 전력량의 감소를 의미, 궁극적으로 전기판매사업자의 수익률을 절감하는 요인으로 작용하여, 배전망 이용 수수료 산정을 통해 전기판매사업자는 서비스 기반의 수익 창출이 가능하고, 이를 통해, 실제 산업화가 가능한 거래 모델 발굴을 통해 P2P거래 산업 활성화가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 END-TO-END 전력거래 포털시스템 개념도를 보여주는 도면이다.
도 2 a, b는 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Firebase Cloud Messaging 개념도를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PNS(Push Notification System) 서비스를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 TOC 서비스 예시를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션 구조도를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플랫폼 인프라 관리자 Web 어플리케이션 화면을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실시간 플랫폼 인프라 이벤트 Alert & Notification 시스템 개념도를 보여주는 도면이다.
도 2 a, b는 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Firebase Cloud Messaging 개념도를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PNS(Push Notification System) 서비스를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 TOC 서비스 예시를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션 구조도를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플랫폼 인프라 관리자 Web 어플리케이션 화면을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실시간 플랫폼 인프라 이벤트 Alert & Notification 시스템 개념도를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 분산전원 설비(10), 웹 기반 전력거래 포털시스템(100), P2P 전력거래플랫폼(200), 전력거래소(300), 전력거래 포털 모바일 앱(400) 등을 포함한다.
상기 웹 기반 전력거래 포털시스템(100)은 분산전원 설비(10)의 입출력 패턴을 통해 에너지 부하를 예측하는 머신 러닝부를 포함하고, 에너지 부하를 기반하여 전력거래소(300)을 통한 전력 거래 서비스를 제공하는 시스템이다.
상기 웹 기반 전력거래 포털시스템(100)은, P2P 전력거래플랫폼(200) 연동을 고려한 전력 생산, 수요, 저장, 분석, 및 예측을 통하여 에너지 생산, 수요, 전력거래, 및 정산단가를 포함하는 정보 제공을 위한 시스템이다.
예를 들어 프로슈머 전력거래 실증 단지 환경 분석을 할 수 있는 데, 기설치된 실증 단지 프로슈머 용량 분석, 기설치된 실증 단지 프로슈머 전력소비 패턴 분석, 추가 요구되는 실증 단지 프로슈머 유형 및 용량 분석 등이 가능하다.
또한 AI 기반의 프로슈머 자동 전력거래 서비스를 제공할 수 있다. 즉 프로슈머 자동 전력거래를 위해 사용할 수 있는 에너지데이터 분석 및 선별 기능, 프로슈머 자동 전력거래를 위한 강화학습 기능을 제공하고, 이는 강화학습 기반 전력거래 기술 개발을 위한 State, Reward, Action 집합 정의를 통해 가능하다.
일실시예로서 보상 제어기를 이용한 강화 학습(reinforcement learning) 장치에 있어서, 주어진 환경(environment) 안에서 현재의 상태(state)를 인식하여, 선택 가능한 행동들(actions) 중 보상(reward)과 관련된 값을 최대화하도록 행동시키기 위한 강화 학습 에이전트(agent); 및 상기 강화 학습 에이전트에 제공할 보상과 관련된 값을 제어하기 위한 보상 제어기(reward controller)를 포함하는 강화 학습 장치를 제공할 수 있다.
여기에서 강화 학습은 로봇이나 인공 지능 분야에서 많이 사용되는 것으로서, 학습의 행동 주체인 강화 학습 에이전트(Agent)가 어떤 행동을 해야 더 많은 보상(reward)을 받을지 알아내는 것을 목적으로 하며, 즉 정해진 답이 없는 상태에서도 보상을 최대화시키기 위해 무엇을 할 것인가를 배우는 것이다.
강화 학습의 경우 학습 에이전트는 지도 학습(supervised learning)의 경우와 다르게 입력과 출력이 명확한 관계를 갖고 있는 상황에서 사전에 어떤 행위를 할 것인지 듣고 하는 것이 아니라, 시행착오를 거치면서 보상을 최대화시키는 것을 배우는 과정을 거친다.
따라서 신규설비가 증대됨에 따라 한전과 장기고정계약을 체결하지 못한 발전설비들이 절차가 복잡하여 소규모 전력거래시장에 손쉽게 참여하면서 장기고정계약에 실패한 발전설비들을 관리할 수 있고, 정부의 지원금을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 이를 통해 미계약의 결과로 전기가 폐기되는 것을 막을 수 있다.
또한 에너지 프로슈머 P2P 전력거래 전략 및 플랫폼 기술 개발을 통해 에너지 프로슈머에게 전력회사보다 높은 수익을 보장하고, 프로슈머 스스로 분산자원을 활용할 수 있는 방안을 마련함으로써 에너지 프로슈머 확대 또는 촉진을 위한 유인 요소로 활용할 수 있다.
한편 상기 전력거래 포털 모바일 앱(400)은 상기 웹 기반 전력거래 포털시스템(100)과 네트워크로 연결되어 사용자 접근성 및 편의성을 위한 앱으로서 다운로드하여 사용할 수 있다.
덧붙여, 상기 P2P 전력거래플랫폼의 발전 자산 이상 상태 탐지 기능, 통지 어플리케이션으로 알람/통지 메시지 큐 모듈을 통해 알람 필터링 기능을 갖는 Alert & Notification Engine;을 더 포함한다.
본 발명의 상기 P2P 전력거래플랫폼은 P2P 참여 프로슈머 전력거래 용량 및 가격정보 관리 기능, P2P 참여 프로슈머간 전력거래 현황 관리 기능을 갖는다.
본 발명의 상기 P2P 전력거래플랫폼은 P2P 참여 프로슈머별 생산, 소비, 및 거래 데이터 관리 기능, P2P 프로슈머 에너지 거래대상 선정 알고리즘을 통한 거래 대상 선정 기능, P2P 참여 프로슈머를 위한 에너지 빅데이터 분석 서비스 기능을 갖는다.
본 발명은 상기 P2P 전력거래플랫폼의 정보의 시각화하기 위해 메타데이터를 이용한 서비스 기능과, 상기 정보의 시각화 데이터베이스 모델링 서비스 기능을 갖는 전력거래 통합 데이터베이스 설계 및 모델링부;를 더 포함한다.
본 발명의 상기 전력거래 통합 데이터베이스 설계 및 모델링부는 상기 정보의 시각화 데이터베이스 모델링 서비스 기능을 갖는다.
본 발명은 상기 웹 기반 전력거래 포털시스템(100)의 에너지 발전/수요 현황, P2P 전력 거래 현황 시각화 서비스 기능, AI 분석/예측 결과 및 알람/통지 이력 정보 시각화 기능을 포함하는 전력거래 포털시스템 UI/UX부;를 포함한다.
본 발명의 상기 웹 기반 전력거래 포털시스템(100)은, P2P 전력거래플랫폼(200) 연동을 고려한 전력 생산, 수요, 저장, 분석, 및 예측을 통하여 에너지 생산, 수요, 전력거래, 및 정산단가를 포함하는 정보 제공을 위한 시스템이다.
본 발명의 소규모 전력중개사업을 통한 국내 전력중개사업은 수익모델이 중개 수수료 수취에 그치는 단순한 구조지만 향후에 배전망 자유화에 따른 여러 비즈니스 모델로 다변화될 가능성이 크기 때문에 다양한 모델을 제시할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이 사용자 접근성 및 편의성을 위한 전력거래 포털 모바일 앱은 3rd Party 어플리케이션 개발을 위한 Restful API, 플랫폼 참여자 인증 API, 자산 및 설비정보 API, 에너지 발전량 및 사용량 현황 API, 에너지 통계 API, 에너지 발전량/사용량 예측 API, P2P 에너지 거래 현황 및 트렌드 API, 장치/설비 이상 정보이력 표시를 위한 알람/통지 API, 공지사항 API 등을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 전력거래 포털시스템 알람/통지 미들웨어 인터페이스 서비스로서, AI P2P 플랫폼 참여자 알람 이벤트 수집 및 앱 사용자 맵핑 기술과, iOS 및 안드로이드 앱 푸시를 위한 클라우드 메시징 인터페이스 모듈을 구현하고, Firebase Cloud Messaging 인터페이스를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 P2P 전력거래플랫폼의 발전 자산 이상 상태 탐지 기능, 통지 어플리케이션으로 알람/통지 메시지 큐 모듈을 통해 알람 필터링 기능을 갖는 Alert & Notification Engine;을 더 포함한다.
본 발명은 상기 P2P 전력거래플랫폼의 P2P 참여 프로슈머 전력거래 용량 및 가격정보 관리 기능, P2P 참여 프로슈머간 전력거래 현황 관리 기능, P2P 참여 프로슈머별 생산, 소비, 및 거래 데이터 관리 기능, P2P 프로슈머 에너지 거래대상 선정 알고리즘을 통한 거래 대상 선정 기능, P2P 참여 프로슈머를 위한 에너지 빅데이터 분석 서비스 기능을 더 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 에너지 생산/수요/전력거래/정산단가 등 정보 제공을 위한 전력거래 포털시스템을 제공한다.
본 발명의 상기 전력거래 포털시스템은 사용자 접근성 및 편의성을 위한 전력거래 포털 모바일 앱을 추가로 제공하고, 에너지 생산/소비/전력거래 통합 관제를 위한 TOC(Total Operation center) 서비스도 제공한다.
추가적으로, 플랫폼 맵, 날씨 정보 연동 인터페이스 및 에너지 발전량 및 사용량 현황과, AI 분석/예측 현황과, 장치 상태 정보 시각화 기능을 갖는다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 에너지 프로슈머 플랫폼의 Fault-Tolerant O&M을 위한 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션을 제공한다.
일실시예로서, 에너지 프로슈머 플랫폼 인프라 연동 Agent 서비스, 플랫폼 인프라 이벤트 Alert & Notification 서비스, 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션 UI/UX 서비스 등을 제공한다.
또한 도 7과 같이 플랫폼 인프라 관리자 Web 어플리케이션 화면을 제공할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 에너지 프로슈머 플랫폼 통합 실증 테스트 및 최적화, TOC 통합 실증 테스트를 통해 운영 관리 및 사용자 편의성을 고려하여 플랫폼 보완 및 최적화가 가능하다.
예를 들어 전력거래 포털 모바일 앱 고도화와 에너지 생산/소비/전력거래 통합 관제를 위한 TOC(Total Operation Center), 에너지 프로슈머 플랫폼의 Fault-Tolerant O&M을 위한 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션을 제공할 수 있다.
이러한 웹 어플리케이션 모니터링 및 리포트 서비스, DB 서버 모니터링 및 리포트 서비스, 실시간 이벤트 알림 설정 모듈로 플랫폼 인프라 Agent(미들웨어) 서비스 및 플랫폼 인프라 이벤트 Alert & Notification 서비스를 제공할 수도 있다.
본 발명은 에너지 관련 기업 및 기관과의 MOU에 따른 보유 데이터 개방에 따른 에너지 빅데이터 조기 확보가 가능하다.
또한 본 발명은 산학연이 협력하여 다양한 형태의 빅데이터 제공 및 활용 협약을 통해 지역사회 AI, 에너지, 및 빅데이터 기술을 활용한 P2P 자율거래의 허브 조성이 가능하다.
또한 본 발명은 P2P전력거래 기술 개발을 통한 에너지 분야 소규모 거래 기술을 확보하고, 프로슈머와 소비자간 거래 활성화를 통해 분산전원 설비 도입 증가로 내수 시장 확대가 가능하다.
또한 본 발명은 거래소/전력회사를 통해 거래가 이루어졌던 기존 에너지 거래와 달리 P2P 거래를 통해 전력회사를 거치지 않고 개인 간 거래가 가능하다.
또한 에너지 프로슈머는 기존 상계거래 정산 가격에 비해 높은 가격으로 판매할 수 있는 기회를 제공받음으로써 에너지 프로슈머의 수익성이 증대된다.
또한 본 발명은 전력시장 및 전력요금제도 변화에 대응할 수 있는 거래전략 수립에 활용 가능하다.
또한 본 발명은 에너지 프로슈머 활성화에 따라 창출될 수 있는 새로운 프로슈머 P2P 거래의 시장구조 및 운영방안 확보가 가능하다.
또한 본 발명은 에너지 프로슈머 빅데이터를 기반으로 변경될 수 있는 시장 구조(주택 계시별 요금제 적용 등) 및 규칙에 대해 대응할 수 있는 시나리오 확보가 가능하다.
10 : 분산전원 설비
100 : 웹 기반 전력거래 포털시스템
200 : P2P 전력거래플랫폼
300 : 전력거래소
400 : 전력거래 포털 모바일 앱
100 : 웹 기반 전력거래 포털시스템
200 : P2P 전력거래플랫폼
300 : 전력거래소
400 : 전력거래 포털 모바일 앱
Claims (8)
- 분산전원 설비의 입출력 패턴을 통해 에너지 부하를 예측하는 머신 러닝부를 포함하고, 에너지 부하를 기반하여 P2P 전력거래플랫폼과 전력거래소를 통한 전력 거래 서비스를 제공하는 웹 기반 전력거래 포털시스템; 상기 웹 기반 전력거래 포털시스템과 네트워크로 연결되어 사용자 접근성 및 편의성을 위한 전력거래 포털 모바일 앱;을 포함하고,
상기 모바일 앱은 3rd Party 어플리케이션 개발을 위한 Restful API, 플랫폼 참여자 인증 API, 자산 및 설비정보 API, 에너지 발전량 및 사용량 현황 API, 에너지 통계 API, 에너지 발전량/사용량 예측 API, P2P 에너지 거래 현황 및 트렌드 API, 장치/설비 이상 정보이력 표시를 위한 알람/통지 API, 및 공지사항 API를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 P2P 전력거래플랫폼의 발전 자산 이상 상태 탐지 기능, 통지 어플리케이션으로 알람/통지 메시지 큐 모듈을 통해 알람 필터링 기능을 갖는 Alert & Notification Engine;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 모바일 앱은 AI P2P 플랫폼 참여자 알람 이벤트 수집 및 앱 사용자 맵핑 기술과, iOS 및 안드로이드 앱 푸시를 위한 클라우드 메시징 인터페이스 모듈을 구현하고, Firebase Cloud Messaging 인터페이스를 제공하고,
상기 P2P 전력거래플랫폼의 P2P 참여 프로슈머 전력거래 용량 및 가격정보 관리 기능, P2P 참여 프로슈머간 전력거래 현황 관리 기능, P2P 참여 프로슈머별 생산, 소비, 및 거래 데이터 관리 기능, P2P 프로슈머 에너지 거래대상 선정 알고리즘을 통한 거래 대상 선정 기능, P2P 참여 프로슈머를 위한 에너지 빅데이터 분석 서비스 기능을 포함하고,
에너지 생산/소비/전력거래 통합 관제를 위한 TOC(Total Operation center) 서비스, 플랫폼 맵, 날씨 정보 연동 인터페이스 및 에너지 발전량 및 사용량 현황과, AI 분석/예측 현황과, 장치 상태 정보 시각화 기능을 제공하며,
에너지 프로슈머 플랫폼의 Fault-Tolerant O&M을 위한 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션을 제공하여, 에너지 프로슈머 플랫폼 인프라 연동 Agent 서비스, 플랫폼 인프라 이벤트 Alert & Notification 서비스, 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션 UI/UX 서비스를 제공하고,
플랫폼 인프라 관리자 Web 어플리케이션 화면을 제공하며,
에너지 프로슈머 플랫폼 통합 실증 테스트 및 최적화, TOC 통합 실증 테스트를 통해 운영 관리 및 사용자 편의성을 고려하여 플랫폼 보완 및 최적화가 가능하여, 전력거래 포털 모바일 앱 고도화와 에너지 생산/소비/전력거래 통합 관제를 위한 TOC(Total Operation Center), 에너지 프로슈머 플랫폼의 Fault-Tolerant O&M을 위한 플랫폼 인프라 관리 웹 어플리케이션을 제공하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 이용한 에너지 부하예측 시스템 기반 전력거래 시스템. - 삭제
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| Swarupa et al. | Practical Implementation of VPP in the Real World Based on Emerging Technologies | |
| Venizelou et al. | Architectural Design of Decentralized Demand Response with Integrated Peer-to-Peer Technology | |
| Widergren et al. | Definitions, scope, visions, and benefits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |