덴마크 주거용 전력 프로슈머의 합성 데이터세트

과학 데이터 10권, 기사 번호: 371(2023) 이 기사 인용

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기존 주거용 전기소비자는 전기를 소비하는 것뿐만 아니라 생산까지 하는 프로슈머로 변모하고 있다. 이러한 변화는 향후 수십 년에 걸쳐 대규모로 발생할 것으로 예상되며 전력망의 운영, 계획, 투자 및 실행 가능한 비즈니스 모델에 대한 수많은 불확실성과 위험을 제시합니다. 이러한 변화에 대비하기 위해 연구원, 유틸리티, 정책 입안자 및 신흥 기업은 미래 프로슈머의 전력 소비에 대한 포괄적인 이해가 필요합니다. 불행하게도 개인 정보 보호 문제와 배터리 전기 자동차, 홈 오토메이션과 같은 신기술의 느린 채택으로 인해 사용 가능한 데이터의 양이 제한되어 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 5가지 유형의 주거용 프로슈머의 수입 및 수출 전기 데이터가 포함된 합성 데이터 세트를 소개합니다. 데이터 세트는 덴마크의 실제 전통 소비자 데이터, GSEE(Global Solar Energy Estimator) 모델의 PV 발전 데이터, emobby 패키지를 사용하여 생성된 전기 자동차(EV) 충전 데이터, 주거용 에너지 저장 시스템(ESS) 운영자 및 생성적 적대 네트워크(GAN) 기반 모델을 사용하여 합성 데이터를 생성합니다. 데이터 세트의 품질은 정성적 검사와 실증적 통계, 정보 이론 기반 메트릭, 기계 학습 기술 기반 평가 메트릭의 세 가지 방법을 통해 평가 및 검증되었습니다.

현대 가정에서 재생 가능 에너지원(RES), 전기 자동차(EV) 및 에너지 저장 시스템(ESS)의 보급이 증가함에 따라 기존 소비자는 프로슈머로 변화하고 있으며, 전력 시스템은 점점 더 역동적이고 양방향으로 변하고 있습니다. 2022년에는 RES가 전 세계 발전량의 13%를 차지해 20211년 대비 17% 증가하는 등 급속한 성장을 이어갔다. 2021년 발표된 국제에너지기구(IEA) 전망에서는 전 세계 발전량의 56%가 RES에서 나올 것으로 전망했다. 2050년까지 재생에너지는 태양광이 전체 RES 점유율의 최대 43%를 차지하는 주요 재생에너지 자원이 될 것으로 예상됩니다2. 공간 난방과 운송 전기화로 인해 전 세계 전력 소비도 증가할 것입니다. 모든 전기 사용량 중에서 국내 EV가 배출량 감소의 주요 원인으로 여겨지며, 2050년까지 전체 승용차의 70%를 차지할 것으로 예상되며, 배터리 전기 자동차(BEV)는 전체 차량 판매의 56%를 차지할 것으로 예상됩니다3.

이러한 예측을 바탕으로 전력망 운영자, 정책 입안자, 유틸리티 및 기타 이해관계자가 향후 주거용 전기 소비의 역학을 이해하는 것이 필수적입니다. 그러나 여기에는 주로 고품질 데이터 가용성과 관련하여 몇 가지 장벽이 있습니다. 첫째, 소비자의 개인 정보 보호 문제로 인해 대규모 개인 전기 소비량 데이터를 실무자와 연구자가 이용할 수 없습니다. 스마트 계량기가 널리 보급된 국가에서는 간격 소비 데이터가 청구를 위해 소비자, 시스템 운영자 및 소매업체에게만 제공됩니다. 그러나 모든 경우에 EV, 고정형 배터리 또는 태양광 PV 시스템과 같은 BTM(Behind-The-meter) 장비를 기반으로 하는 사용자 유형은 알려져 있지 않습니다. 둘째, 기존 전력 프로슈머 유형은 준동적이며 프로슈머 분류를 업데이트하는 메커니즘 없이 시간이 지남에 따라 변합니다. 예를 들어, 태양광 PV 오작동으로 인해 태양광 사용자가 일시적으로 태양광 사용자가 아닌 사용자가 될 수 있거나 EV를 사용할 수 없어 사용자 유형이 일시적으로 바뀔 수 있습니다. 프로슈머 유형(예: 시간별 또는 일별)에 대한 동적 지식은 시스템 운영자, 수집자 및 소매업체가 계획 및 운영을 위해 몇 시간에서 며칠 전에 수요 행동을 더 잘 예측하는 데 중요할 수 있습니다. 이와 관련하여 다양한 유형의 프로슈머의 전력 소비에 대한 대규모 레이블이 지정된 데이터 세트는 전력망의 현대화를 촉진합니다4.