[Dacon] 전력수요 및 SMP 예측 AI 경진대회 - 도메인 지식

대회 링크 : https://dacon.io/competitions/official/235606/overview/

공공 데이터 활용 전력수요 및 SMP 예측 AI 경진대회

 

안녕하세요! 

오늘은 데이콘에서 주관한 '전력수요 및 SMP 예측 경진대회'에 대해서 포스팅 해보겠습니다.

포스팅은 세 번으로 나눠서 진행할 예정이고, 순서는 다음과 같습니다.

 

1. 대회 분석 및 도메인 지식 파악
2. 코드 분석
3. 결과 분석

 

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1. 대회 분석 및 도메인 지식 파악

1-1. 대회 분석

- 목표 :

대회 종료 일자로부터 일주일 이후 28일간의 제주지역 '전력수급실적' 및 '최대, 최소, 평균 SMP' 예측

 

- 주어진 데이터 : 

2018. 02. 01 ~ 2020. 05. 18 까지의 일자별 기상데이터, SMP, 전력수급실적 데이터

2018. 02. 01 ~ 2020. 05. 18 까지의 시간별 SMP 데이터

이 데이터로 2020. 05. 25 ~ 2020. 06. 21의 데이터를 예측해야 함 

 

- 특징 :

외부 데이터 이용 가능

최근 코로나 바이러스의 영향 때문에 예측이 어려울 것으로 예상됨

1-2. 도메인 지식 파악

- SMP(System Marginal Price) 란 무엇인가 ?

자, 우리가 전기를 파는 사람이라고 가정합시다.

일단 전기를 생산해야하는데, 전국의 전기 수요량을 혼자 모두 감당할 수 없어 다른 업체들로부터 사야 합니다.

( 다른 업체들이란 원자력, 석탄, LNG, 태양광, 수력 등 다양한 자원을 활용해서 전기를 생산하는 업체 )

서로 다른 자원을 사용해서 그런지 가격도 천차만별 입니다.

 

또한, 전기를 실시간으로 생산, 입찰, 판매할 수 없으니 하루 전에 전기수요량을 예측하고 입찰해야합니다.

여기서 아침, 점심, 저녁, 새벽에 따라 전기 사용량이 다를테니 시간대별로 예측해야 좋습니다.

 

우리의 전략은 가격이 저렴한 순서대로 입찰함으로써 효율성을 높이는 것입니다.

아래에 표를 참고하면,

 

from 전력거래소 홈페이지

 

생산단가가 가장 낮은 원자력 발전 업체로부터는 항상 최대로 전기를 사들여야 합니다.

두번째로 저렴한 석탄 역시 전기 수요량이 적은 새벽시간대를 제외하고는 항상 최대로 사들입니다.

이제 원자력과 석탄보다 비싼 LNG로 나머지 전기 수요량을 맞춰주면 됩니다.

 

이제 우리는 SMP가 무엇인지 알 준비가 됐습니다.

'계통한계 가격'으로 불리는 SMP는 해당 시간대에 거래된 가장 비싼 가격을 말합니다.

예를 들어, 03~06시에는 석탄 발전기로 만든 거래가격이 SMP가 되며, 곧 시장가격이 됩니다.

06~12시에는 LNG 발전기로 만든 가격이 SMP가 됩니다.

 

SMP가 무엇인지 파악하며 중요한 사실을 알게 되었는데,

바로, LNG 가격이 SMP 가격 결정의 핵심요소라는 점 입니다.

 

* 근거자료 : http://www.energy.or.kr/web/kem_home_new/energy_issue/mail_vol22/pdf/issue_92_01.pdf

- 제주도 VS 육지

SMP나 전력 거래 실적등을 찾아보면서 흥미로운 점을 발견했습니다.

바로 제주도와 육지를 나누어 놓았다는 점이고, 실제 가격과 가격 추세선이 완전 다른 것입니다.

이 대회의 규칙도 자세히 보니 '제주도' 라고 명시해 둔 것을 발견할 수 있었습니다.

어떤 이유로 다른지 파악한다면 예측에 큰 도움이 될 것 같습니다.

그래서 찾아보았습니다.

 

1. 제주도 SMP가 육지에 비해 높은 이유

통상적으로 제주도 SMP가 육지보다 높은데, 제주도는 송전선로를 통해 육지로부터 전기공급을 받기 때문에 전력생산 단가가 높다고 합니다.

그럼 왜 굳이 육지로부터 전기를 받을까요? 

왜냐하면 육지는 대부분 저렴한 LNG 발전기인 반면, 제주도 발전기는 대부분 비싼 유류발전기이기 때문입니다.

따라서 제주도는 1차적으로 육지로부터 전기를 공급받고, 남은 수요에 대해서만 제주도 내의 발전기로 충당합니다.

 

2. 제주도 발전기

5년 동안의 제주도 SMP 추세선을 그려보니 지난해 하락하는 모습이 보였습니다.

해당 날짜 주변으로 뉴스를 찾아보니 제주도 유류 발전기(2개)의 연료가 LNG로 전환된 사실을 알 수 있었습니다.

 

3. 송전량 변화

지난해 SMP의 하락에 송전량(HVDC)의 증가도 영향을 끼쳤다고 합니다.

육지로부터 공급받는 전기량이 기술의 발전으로 증가하게 된 것입니다.

 

1-3. 고려해 볼 종속변수 및 조건

• LNG 가격 
• 유류 가격
• 제주도 연료 발전기 현황
• 육지 - 제주 송전선(HVDC) 실시간 송전량
• 신재생 에너지 거래량
• 국경일/ 공휴일 정보

 

- 조건

예측해야 하는 값들은 실제로 미래의 값이기 때문에 모든 종속변수값들도 예측해야 하는 값입니다.

예를 들어 20년 6월 1일의 SMP 값을 예측하기 위해 온도 데이터를 사용한다고 했을때, 20년 6월 1일의 온도값도 예측해야 한다는 것입니다.

즉 외부데이터를 사용하기 위해서는 오늘 데이터가 적어도 내일 업데이트 되어야 한다는 것입니다. 

 

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결론

종류	사용 여부	이유	자료처
LNG 가격	O	-	네이버 금융
유류 가격	O	-	네이버 금융
제주도 연료 발전기 현황	X	2018년까지 정보	전력통계정보시스템
육지 - 제주 송전선(HVDC) 실시간 송전량	X	못찾음	-
신재생 에너지 거래량	X	태양광 20년 2월까지	전력통계정보시스템
국경일/ 공휴일 정보	O	-	공공데이터포털 API

 

이제 다음 포스팅에서 코드를 짜보겠습니다.