사람들에게 전기를
인도의 전력 수요 예측을 돕는 Mercados EMI
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나비 뭄바이의 판벨 근교 마을 언덕 위에 설치된 송전탑과 전력 케이블.

세계은행 (World Bank ) 이 발행한 보고서에 따르면, 불과 몇 년 전까지만 해도 인도 시골 수백만 명의 사람들이 전기를 안정적으로 이용할 수 없었습니다(ibm.com 외부 링크).전기가 들어오지 않는 데에는 이유가 하나만이 아니었습니다.노후화된 인프라, 비효율적인 분배, 계속 증가하는 인구, 수요와 공급 간의 끊임없는 격차 등 여러 문제가 복합적으로 작용하여 여러 가구를 어둠에 빠트린 것이죠.

이러한 문제를 해결하기 위해 인도는 2016년에 모든 가정, 기업 및 기타 전기 소비 주체가 24시간 내내 전력을 사용할 수 있도록 하자는 목표로 연중무휴 전력 공급 프로그램(Power For All )을 시작했습니다. 중앙 정부와 주정부가 공동으로 계획을 세운 이 프로그램은 에너지 공급 및 수요와 관련된 새롭고 엄격한 규제를 부과했습니다.

Rachit Kumar Agarwal은 에너지 부문 솔루션을 전문으로 하는 컨설팅 회사인 Mercados Energy Markets India Private Limited(Mercados EMI) 의 관리 파트너입니다.그는 당시의 어려움을 이렇게 회상합니다. "국가는 사전에 전력을 확보해야 했습니다.이는 매일, 매시간, 15분 단위로 얼마나 많은 전력이 필요한지 정확하게 알아야 함을 의미했습니다.쉬운 일이 아니었죠."

주 정부의 경우, 공급 균형을 맞추는 데 있어 가장 중요한 것은 수요를 정확하게 예측하는 것입니다.하지만 최근까지 공무원들은 스프레드시트를 사용하여 수동으로 예측을 계산했습니다.수년간의 과거 수요 데이터를 분석했지만, 계산은 빗나갔습니다.예측이 너무 높거나 낮게 나온 것입니다.정밀도가 부족한 유통 회사는 전력을 너무 많이 구입하여 낭비로 이어지거나, 전력이 너무 적어 재정적 손실을 보았습니다.

향상된 예측 정확도

 

과거 10~15% 오차범위에서 1.8%~6% 오차범위로 전력수요 예측

향상된 결과

 

15분에서 7시간 간격으로 날씨 주기 업데이트

6개월 동안 전력회사와 상세한 논의를 통해 얻은 결론은, 정확한 날씨 데이터가 수요 예측에 매우 중요한 역할을 한다는 것이었습니다. Rachit Kumar Agarwal 매니징 파트너 Mercados Energy Markets India Private Limited, 인도

문제는 인도의 전기 규제 기관인 중앙전기규제위원회(CERC)가 국가 전력망의 작동 주파수 대역을 49.9Hz 50.05Hz 범위로 좁히면서 더욱 복잡해졌습니다."주파수를 이 범위 내에서 유지하려면 전력회사는 수요를 정확하게 예측한 다음 그 수요에 따라 정확한 전력량을 끌어와야 합니다." Agarwal 씨의 설명입니다.적게 끌어오거나 너무 많이 끌어오면 페널티가 부과되죠.

"결론은, 필요한 만큼만 구매하려면 얼마나 많은 전력을 소비할지 알아야 한다는 것입니다."

날씨 데이터 팩터링

2020년 초, 여름과 겨울의 온도가 극단적이고, 인도에서 가장 큰 소비자 기반을 보유한 우타르프라데시 주와 비하르 주에서는 Mercados EMI에 도움을 요청했습니다. 관계자들은 예측 프로세스에 AI를 도입할 솔루션을 찾는 것 외에도, 과거 데이터뿐 아니라 수요에 영향을 미치는 모든 요인을 더 잘 이해하기를 원했습니다.

에너지 소비를 예측하는 것은 날씨와 많은 관련이 있는 것으로 나타났습니다.

Agarwal 씨는 "6개월에 걸쳐 전력회사와 세부적으로 논의한 결과, 정확한 날씨 데이터가 수요 예측에 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 알게 되었습니다."라고 회상합니다.새로운 인사이트로 무장한 Mercados EMI는, IBM 소유 기업인 The Weather Company®에서 제공하는 환경 데이터 서비스를 바탕으로 AI 기반 수요 예측 솔루션인 jouleOS®를 개발했습니다.이 기술은 하루 전에 에너지 요구량을 예측하는 데 도움이 됩니다.

이후 IBM 솔루션은 확장되었습니다.이제 조직은 The Weather Company Data API와 Geospatial Analytics, 시각화용 대시보드, 경보 기능을 결합 및 통합하는 애플리케이션 모음인 IBM Environmental Intelligence Suite를 통해 날씨 데이터 API를 이용할 수 있습니다.

Mercados EMI에서는 예측 솔루션을 구축하기 위해 먼저 수요를 정확하게 이해하는 모델을 개발했습니다. 이 모델은 주의 과거 수요 데이터와 The Weather Company의 주문형 날씨 데이터 패키지의 과거 날씨 패턴 데이터를 결합한 것입니다.

"과거의 수요 데이터는 이미 확보한 상태였습니다.필요한 것은 기록상의 기상 패턴이었습니다."라고 Agarwal 씨는 덧붙입니다.“예를 들어 보죠. 특정 순간에 수요가 5,000Mw라면 그 순간의 날씨 매개변수는 어땠을까요?이 날씨 변수가 바뀐다면, 수요는 어떻게 변했을까요?"

이러한 질문에 답하고 궁극적으로 정부의 데이터 해결 요구 사항을 충족하기 위해, Mercados EMI는 The Weather Company의 향상된 forecast 데이터와 IBM Environmental Intelligence Suite 플랫폼의 예측 엔진을 적용했습니다."날씨 데이터와 관련해서는 IBM으로부터 엄청난 도움을 받았습니다."라고 Agarwal 씨는 덧붙입니다."시간별, 15분 단위로 최대 7시간까지 시간 측면에서 값을 제공했을 뿐만 아니라, 500제곱미터의 지리적 반경 내에서도 확보할 수 있었죠."이전에는 공개적으로 사용 가능한 오픈 소스 데이터베이스의 3시간 단위 기상 데이터에 의존했는데, 이제는 정확도가 15분 단위의 예보를 통해 크게 개선되었습니다.

이 모델은 Mercados EMI의 독점 AI 엔진과 결합되어 전력회사가 하루 전에 전력 수요를 더 잘 예측할 수 있도록 지원합니다. Mercado EMI는 이제 Portfolio Optimization 제품군으로 jouleOS 기술을 제공합니다.

현재 우타르프라데시 주와 비하르 주에서 이 시스템을 사용하고 있으며, 마디아프라데시 주와 인도 남부의 한 주에서도 곧 도입할 예정입니다.

 

날씨 데이터와 관련해서는 IBM으로부터 엄청난 도움을 받았습니다. Rachit Kumar Agarwal 매니징 파트너 Mercados Energy Markets India Private Limited, 인도
정확한 수요 예측

주의 수요 예측의 정확성은 거의 즉각적으로 향상되었습니다.수작업 기반의 프로세스에서는 오류 마진이 10~15%에 달했습니다.IBM의 날씨 데이터를 주요 입력으로 사용하여 Mercados EMI는 5%~6%에 불과한 초기 오류율을 달성했습니다.어떤 날에는 1.8%까지 낮아서 정확도가 98.2%에 해당합니다.

Agarwal 씨는 솔루션 성공의 핵심으로 날씨 데이터를 뽑습니다."공휴일, 특별한 날, 일요일처럼 다른 입력값도 있죠.하지만 주요 입력값은 여전히 날씨입니다. 수요 방정식의 계수는 날씨가 예측에서 매우 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다."

하루 전 수요 예측 외에도, Mercados EMI는 실시간 수요 예측을 위해 The Weather Company의 날씨 데이터를 사용합니다.실시간 시장은 몇 시간 간격으로 미리 전력을 거래하기 위해 2020년 6월 인도 전력 거래소에서 출범했습니다.이에 따라 Mercados EMI는 2021년 1월에 인도 최초의 실시간 시장 엔진을 우타르프라데시 전력공사에 성공적으로 배포했습니다.이 엔진은 우타르프라데시주의 유통 회사가 특정 배송 시간대의 수요를 예측하여, 실시간 시장에서 전기를 사고 팔 수 있도록 도와줍니다.

"오전 10시 17분에 오후 2시 수요를 예측하는 것이 가능하다는 뜻입니다."라고 Agarwal 씨의 결론입니다."최대 7시간까지 매우 정확한 정확도로 세분화된 수요 예측을 제공합니다.인도 최초의 솔루션이죠. IBM을 공식 날씨 정보 제공자라고 명시했습니다."

Mercados Energy Markets India Pvt. Ltd. 로고
Mercados Energy Markets India Pvt. Ltd. 소개

델리에 소재한 Mercados EMI외부 링크(ibm.com 외부 링크)는 전 세계적으로 널리 인정받는 컨설팅 회사로, 특히 전기, 석유 및 가스, 재생 에너지 부문 솔루션을 전문으로 합니다.전력 시장 설계, 수요 예측, 전력 포트폴리오 최적화, 정책 및 규제, 유틸리티 관리, 시장 시뮬레이션, 비즈니스 전략 및 그리드 모델링 등 다양한 서비스와 전문 지식을 제공합니다.Mercados EMI는 2008년에 설립되었습니다.

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각주

© Copyright IBM Corporation 2021. IBM Corporation, The Weather Company, New Orchard Road, Armonk, NY 10504

2021년 1월 미국에서 제작.

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