초록 ▼

연구개요
태양광이나 풍력과 같은 신재생 에너지의 안정적이고 효과적인 활용을 위해 고안된 가 상 발전소 최적 운영을 위해 다음 기술의 개발하였다. 첫째, 기상예보 정보, 지리 정보, 그리고 발전시설에 설치된 센서 정보를 바탕으로 머신러닝 기반 발전량 예측 모형을 개발하였다. 둘째, 신재생 에너지가 가지는 변동성에 최소화를 위해 리스크 풀링 기법을 개발 시스템 설계에 적용하는 방안을 제안하였다. 셋째, 가상 발전소의 수익 최대화를 위해 태양광, 풍력, 및 ESS(Energy Storage System)으로 구성된 발전시설에 대한

연구개요
태양광이나 풍력과 같은 신재생 에너지의 안정적이고 효과적인 활용을 위해 고안된 가 상 발전소 최적 운영을 위해 다음 기술의 개발하였다. 첫째, 기상예보 정보, 지리 정보, 그리고 발전시설에 설치된 센서 정보를 바탕으로 머신러닝 기반 발전량 예측 모형을 개발하였다. 둘째, 신재생 에너지가 가지는 변동성에 최소화를 위해 리스크 풀링 기법을 개발 시스템 설계에 적용하는 방안을 제안하였다. 셋째, 가상 발전소의 수익 최대화를 위해 태양광, 풍력, 및 ESS(Energy Storage System)으로 구성된 발전시설에 대한 판매 및 저장 의사결정을 위한 정수 계획 모형 개발하였다. 마지막으로 앞서 언급한 세 가지 기술 개발을 검증하기 위한 테스트 베드를 구축하여 테스트를 실시하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제는 4개의 세부 목표와 7개 과업을 수립하였고 Covid-19로 인한 일부 내용 변경을 제외하고 모두 수행 완료하였다. 목표 및 과업별 달성 여부는 다음과 같다.
추진목표 :
세부 목표 1. 시계열, 머신러닝, 지능망 기반 발전량 예측 알고리즘 개발
달성내용 :
1. 신재생에너지 발전량 예측 알고리즘
2. 예측 모형 평가 지표 및 예측력 개선을 위한 방안 개발

추진목표 :
세부 목표 2. 불확실성 최소화를 위한 가상 발전소 최적 설계
달성내용 :
3. 태양광 발전 시설, 풍력 발전 시설, ESS 등 신재생에너지 발전소의 구성 최적 설계

추진목표 :
세부 목표 3. 가상 발전소 효과적 운영을 위한 최적화 모형 및 동적 의사 결정 모형 개발
달성내용 :
4. 가상발전소 수익최대화 최적화 모형 개발
5. 동적 의사 결정 모형 개발

추진목표 :
세부 목표 4. 예측, 설계 및 운영 모형 설계 및 검증을 위한 테스트 베드
달성내용 :
6. 소형 재생 에너지 발전장치 구축
7. 최적 운영을 위한 Digital Twin 구현

세부 목표 4의 테스트 베드 구축은 모든 과업에 필요한 내용으로 1차년도 추진을 목표로 하였으나 본문에 언급한 사유로 설치가 3차년도로 연기되어 이에 대한 대책으로 발전소 현장의 실제 데이터를 확보하여 연구 결과 도출에 차질이 없도록 진행하였다. 또한, 세부 목표 4에 미달성한 내용은 현재 설치된 소형 재생 에너지 발전 장치로부터 데이터를 수집 중에 있으며 과제 종료 이후에 해당과업을 완료할 예정이다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 태양광 및 풍력 발전량 예측에 활용되는 기존 방법은 예측에 큰 영향을 주는 사건에 대한 예측하지 잘 하지 못하고 있음. 또한, 일반적으로 사용하는 오차지표는 주요 사건의 영향에 따른 영향을 적절히 평가하지 못함. 이에 본 연구의 성과는 (1) 시계열 데이터에서 예측 또는 의사결정에 큰 영향을 주는 주요 사건의 발생 확률 계산 방법, (2) 주요 사건의 영향을 고려한 새로운 예측 오차 지표의 개발 (3) 주요 사건 발생확률을 기반으로 한 새로운 시계열 예측 방법 제안 등 3가지 측면에서 해당 분야의 기여한다고 판단된다.
- 본 연구에서 제안된 가상 발전소의 최적 조합 문제 또는 최적 운영 문제는 해당 사업내의 최적 의사결정을 위한 기본 모형을 제시하고 있으며 향후 국내 가상 발전소의 확대 적용에 따라 그 활용성이 높을 것으로 판단한다.
- 또한, 본 연구에서 개발된 예측 및 최적화 방법론은 향후 국제적으로 탄소 배출권 시장 활성화에 따른 국내 기업들의 탄소배출권 가격 예측 및 구매 최적화에 활용될 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1년차 수행 내용 ... 5
• 2) 2년차 수행 내용 ... 7
• 2) 3년차 수행 내용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 끝페이지 ... 16