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문제 정의
- 이 중, 개별 전력소비량은 작으나 개체수가 매우 많아 전체 전력소비량의 20%를 차지하는 가정의 전력수용가들은, 향후 수요관리 사업자 등의 중간 운영자를 통해 통합, 관리된다면 수요관리에 상당한 기여를 할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 가정의 전력수용가를 대상으로 한 홈 에너지 관리시스템(HEMS, Home Energy Management System)에 대해 다루었다. 가정의 전력수용가는 빌딩, 공장 등의 다른 수용가들과 달리 계통상황 및 현재 사용에 대한 정보를 실시간으로 모니터링하고 대응하기에 한계가 있으며, 전력사용에 대한 계획 수립 능력의 부족으로 자발적인 수요관리에 불편함을 가질 수 있다[3].
- 이와 같이, 사용자별 부하 사용에 대한 편의성을 크게 저해하지 않으면서 효율적인 부하 사용을 유도하는 것이 HEMS의 주요 목표라할 수 있으며, 이를 위해, 부하 사용에 영향을 미치는 외부 요인에 따른 사용자의 부하 사용패턴을 모델링하는 것이 필요하다[6, 8]. 본 논문에서는 다변수간의 상관관계를 나타내는 Copula 함수를 이용하여, 부하별 사용패턴을 모델링하는 방법을 소개하고, 모델링된 부하 사용패턴이 HEMS 내부하 사용 스케줄링에 적용되는 사례를 보이기 위하여 전기온수기를 대상으로 부하 사용 스케줄링을 수행하였다.
- 본 논문에서는. 시변 전기가격, 외부기온 등 사용자의 부하사용에 영향을 미치는 외부요인에 따라 사용자의 부하 사용패턴을 모델링하기 위한 Copula 함수 기반의 방법을 소개하였다. 다변수 간의 상관관계를 나타내는 Copula 함수를 통해, 과거의 누적데이터로부터 외부요인과 부하 사용 간의 상관관계를 추정하고, 이를 기반으로 익일 외부요인 정보에 따라 익일 부하 사용패턴이 모델링되며, 모델링된 사용패턴은 HEMS 내의 가전기기들의 최적 사용 스케줄링 문제에 반영된다.
가설 설정
- 반면에, 사용패턴을 고려함으로써 전기가격이 낮은 시간대에 동작을 수행할 수 있는 Customized의 두 경우 모두 전기요금이 낮게 나타났으며, 수온의 최솟값이 Normal과 동일하여 높은 수준의 수온을 유지하는 Customized(50℃)의 경우에도 전기요금이 다소 감소하였다. 15년 1월의 계통한계가격을 시변 전기가격으로 가정하고, 1월 서울지역의 외부 기온에 대하여 1달간 전기온수기 사용 스케줄링을 동일한 과정으로 수행하였다. 일일 모델링된 사용패턴은 누적데이터에 포함되어 다음날 부하 사용패턴 모델링에 반영된다.
- )을 50[℃]로, 사용패턴을 고려한 경우(Customized)에는 30[℃] 및 50[℃]으로 적용하였다. 세 경우 모두, 사용자는 앞서 모델링된 온수 사용패턴에 따른다고 가정하였다. 다음의 그림 10과 11은 각각 물탱크 내 수온의 변화(#)와 익일 전기가격 및 전기온수기의 동작 모드 결과 (PEWH∙μ)를 나타낸다.
- 다음의 그림 10과 11은 각각 물탱크 내 수온의 변화(#)와 익일 전기가격 및 전기온수기의 동작 모드 결과 (PEWH∙μ)를 나타낸다. 여기서, 마지막 시간에서 물탱크의 수온은 동일하도록 가정하였다.
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