Matlab 을활용한머신러닝기반가상발전소운영시스템구축 (Development of Virtual Power Plant Management System based on Machine Learning Technology using Matlab) 브이젠, VGen Co., Ltd. 백승엽 / 대표이사 2015 The MathWorks, Inc. 1
목차 1. 회사및발표자약력 (Introduction to Organization and Business) 2. 프로젝트개요 (Project Overview) 3. 기술적인해결과제 (Project Goals and Challenges) 4. MathWorks 솔루션을통한해결방안및결과 (How did we get there and leverage MathWorks) 5. 결과및정리 (Achievements and Outlook) 6. 다음과제 (Further Details on Solutions Adopted) 7. 결론 (Concluding Remarks) 2
1. 회사및발표자약력 (Introduction to Organization and Business) Very Good Energy Network 소규모분산자원을모아서 국내최대의가상발전소를꿈꾸는 에너지벤처기업 3
1. 회사및발표자약력 (Introduction to Organization and Business) 기업개요 사업미션 : 클린에너지를추구하는사회에재생발전소기반의 VPP 솔루션을제공, 이를통해온실가스저감및건강한신에너지산업발전에기여 사업비전 : 회사개요 : 국내 Top 1 VPP 플랫폼공급자 국내 Top 3 VPP 발전사업자 회사명 브이젠 대표이사 백승엽 제품 / 서비스 VPP( 가상발전소 ) 솔루션 주요사업 VPP 솔루션공급및 VPP 발전사업자 설립일 2017년 2월 1일 자본금 1억원 직원수 10 명 주소 대전유성구테크노1로 75 기업인증 벤처기업, 기업부설연구소 4
1. 회사및발표자약력 (Introduction to Organization and Business) 발표자약력 특기사항 기술보증기금기술가치평가전문위원 한국에너지기술평가원연구과제기획위원 경력 브이젠 대표이사 호서대학교기술경영전문대학교연구교수 하모니앤유나이티드대표이사 STX 솔라 (E&R 솔라 ) 연구소장 GM 대우생산기술연구소 고등기술연구소 학력 미국펜실베니아주립대산업공학박사 서울대학교공과대학원금속공학석사 서울대학교공과대학원금속공학학사 5
2. 프로젝트개요 (Project Overview) 전력산업의변화 Power generation structure Electricity market Today A few, large fossil fuel power plants Centralized Tomorrow Many small renewable energy generators (wind, solar, biogas) Decentralized Transmission Distribution Simple transmission structure Small-scale clusters, regional balance of supply Measuring units Ferraris meter Smart meter End consumers 출처 : IEA, Digitalization & Energy, October 2017 6
2. 프로젝트개요 (Project Overview) 전력시장환경의변화 기후변화, 미세먼지문제악화 정부재생에너지 3020 이행계획발표 출처 : 매일경제, 2019-03-24 태양광풍력등변동성재생에너지확대 친환경 but 계통불안정성증가 블랙아웃위험증가 출처 : 전자신문, 2017-12-04 출처 : 한국공학한림원 7
2. 프로젝트개요 (Project Overview) 전력신사업 ( 예 ): DR(Demand Response: 수요반응 ) 자원거래시장 전력시장가격이높거나전력계통의위기때아낀전기를전력시장에판매하고보상을받는시장 전력계통의 Peak 이전및감소효과를통해신규발전소건설회피및온실가스감축에기여 DR 사업자리스트 출처 : KPX 1 그리드위즈 (*) 2 그리드파워 3 매니지온 4 벽산파워 5 사룬 6 씨에스위더스 7 씨엔씨티에너지 8 아이디알서비스 9 에너낙코리아 10 에너클 11 에스원 12 에스케이텔레콤 13 우암코퍼레이션 14 이앤에이치 15 지에스칼텍스 16 KT 17 쿠루 18 파워텍에너지 19 포스코아이씨티 20 한국엔텍 출처 : 산업통상자원부보도자료 (2018. 1. 18) 8
2. 프로젝트개요 (Project Overview) 전력계통운영 : 정상상태 정부 (KPX) 에서내일의국내전체수요를예측하고공급을맞추며공급과수요의균형을이루어계통을안정하게운영 공급 KPX 수요 발전소 발전소 YES 호텔, 빌딩 공장 9
2. 프로젝트개요 (Project Overview) 전력계통운영현황 : 계통불완전상태 현재 : 수요불안정 화력발전예비율대응 미래 : 공급불안정 VPP로대응 공급 KPX 수요반응으로추가대응 수요증가 수요 발전소 NO YES 호텔, 빌딩 발전소 공장 예측 최적화 신재생에너지확대경제성 VPP 평가제어 분산자원중개거래 VPP 수요반응자원거래 10
2. 프로젝트개요 (Project Overview) VPP 필요성 ( 미션 ) 전체공급과수요의균형을맞추는게전력운영의핵심 ( 문제 ) 신재생에너지발전원이많아지면서공급의통제불능적부분증가 VPP로해결 ( 공급, 수요 ) VPP 공급 수요 공급 수요 공급 수요 기존전력시스템 ( 소수대형발전사 ) 신재생발전소의확장 ( 소수대형발전사, 다수소형신재생 ) VPP 의역할 ( 소수대형발전사, 소수대형 VPP) 출처 : VITO, Virtual Power Plants: definition, classification and business models, 2012 11
2. 프로젝트개요 (Project Overview) VPP 형태별발전 ( 미션 ) 전체공급과수요의균형을맞추는게전력운영의핵심 ( 문제 ) 신재생에너지발전원이많아지면서공급의통제불능적부분증가 VPP로해결 ( 공급, 수요 ) 공급기반 VPP ( 유럽 ) 수요기반 VPP ( 미국 ) SMP + REC 시장 보조서비스시장용량시장 ESS + EV ( 충방전스케줄링 ) 공급 VPP 수요 DR 시장 사용자부하조정 ( 피크저감, 로 ` 드분산 ) - 발전소발전량예측기술 - Power Trading - Trading 전략최적화기술 - 사용자부하소비량예측기술 - No Power Trading, but DR - DR Scheduling 기술 12
3. 기술적인해결과제 (Project Goals and Challenges) VPP Solution 소규모분산자원 예측량 기상, 전력시장자료 실제발전량 VPP Solution Aggregation ( 모집, 연결 ) Resources ( 자원화 ) Forecasting ( 발전 / 시장예측 ) Optimization Scheduling ( 경제적운영 ) Trading (2019) 13
3. 기술적인해결과제 (Project Goals and Challenges) VPP 구성 [VPP] VPP 엔지니어링 학습예측시스템 최적화 Trading 시스템 VPP 서버 Data Collector PV invert PMS 기상센서 Solar System ESS 14
3. 기술적인해결과제 (Project Goals and Challenges) 주요해결과제 학습 / 예측시스템 데이터전처리자동화 인공지능기반예측모델학습 예측시스템응용프로그램화 최적화 /Trader 시스템 전력거래전략최적화 거래시스템응용프로그램화 15
4. MathWorks 솔루션을통한해결방안및결과 (How did we get there and leverage MathWorks) 학습 / 예측시스템구성도 AI 기반예측시스템 데이터자동수집기상예보 / 관측자동전처리 예측모듈수행 예측이력 DB Matlab 엔진 / 서비스프레임워크 데이터전처리 Deep Learning 학습모델관리 전력거래데이터기상데이터발전데이터 학습데이터자동생성 Hybrid 인공지능 다중회귀분석 시계열분석 머신러닝 학습모델생성 발전량예측모델 SMP/REC 모델부하예측모델 신재생발전 Big Data 신재생발전소운전데이터저장소 기상관측 / 예보데이터전력거래공공데이터저장소 Crawling 공공데이터자동수집 16
4. MathWorks 솔루션을통한해결방안및결과 (How did we get there and leverage MathWorks) 최적화 /Trader 시스템주요기능구현방안및개발결과 데이터전처리자동화 빅데이터처리 : Datastore 인공지능기반예측모델학습 머신러닝 Toolbox Deep Learning Toolbox 예측시스템응용프로그램화 Application Compiler 17
4. MathWorks 솔루션을통한해결방안및결과 (How did we get there and leverage MathWorks) 최적화 /Trader 시스템구성도 최적화 / 전력거래시스템 데이터자동수집 AI 기반예측시스템연동 최적화모듈 운영전략이력 DB 데이터공급 발전량 /SMP 예측 ESS 상태정보 REC 지원계약 Matlab 엔진 / 서비스프레임워크 수리적최적화기술 전력중개전략수리적모델 발전원 /ESS/ 목적함수수리적모델 MILP 수리적모델 운영전략관리 ESS 충방전전략 전력판매전략 목적함수가중치 Database 모델자동화모듈개발 목적함수자동화 전력판매수익 REC 기반운영전략 Database AI 기반예측시스템 ESS 제약조건모델 전력판매조건모델 운영전략입출력모듈 18
4. MathWorks 솔루션을통한해결방안및결과 (How did we get there and leverage MathWorks) 최적화 /Trader 시스템주요기능구현방안및개발결과 데이터베이스연결 Database Toolbox 전력거래전략최적화 Optimization Toolbox 예측시스템응용프로그램화 Application Compiler 19
5. 결과및정리 (Achievements and Outlook) VPP ver. 0 개발및고객사신재생발전소활용 VPP 실증완료 Matlab 활용대형시스템조기개발및실증완료 상용화위한 2단계개발기반구축 2017 VPP R&D 계약 11월 3. 25 6. 11 2018 특허출원 (3 건 ) 특허출원 (2 건 ) 10. 13 VPP 성능평가 12.31 VPP 실증완료 - 태양광 3 월 GS 인증진행 2019 ETRI 기술이전 (3 건 ) UX 시연 특허출원 (5 건 ) 중개거래시장개설전기신사업자등록 2 12 3. 26 12 월 12.27 2 월 VPP SW Ver0 20
6. 다음과제 (Further Details on Solutions Adopted) VPP 상용화 소규모분산전원전력중개사업수행 [VPP관제센터] 대형스크린 클라이언트 PC VPP 서버 Gateway / RTU PV invert PMS Weather Station Solar System ESS 21
7. 결론 (Concluding Remarks) VPP의핵심기능인학습 / 예측시스템과최적화 /Trader 시스템개발완료 Matlab 활용개발인력및개발기간최소화 Appdesigner를활용한 GUI 개발수행 Matlab Compiler를활용하여고객에게 Standalone Application을공급할수있었음 22