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게임기반 전력 수급 균형 방법 및 시스템(Game-based power supply-demand balancing method and system)

  • 기술번호 : KST2017000086
  • 담당센터 : 인천기술혁신센터
  • 전화번호 : 032-420-3580
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 수요공급의 균형을 이루고 시스템의 총 부하를 낮추는 것을 목표로 하는 유틸리티 회사(Utility Company: UC)와 다수 사용자 간의 전력 거래 프로세스를 만들기 위한 새로운 수요응답(Demand-Response: DR) 모델을 제공한다. 유틸리티 회사(리더)와 사용자(추종자) 간의 상호작용은 1-리더/N-추종자 슈타켈버그(Stackelberg) 게임으로 정형화되며, 슈타켈버그 게임의 최적화 문제는 각 참여자가 최적 전략을 선택하는 것을 도와준다. 가격책정 기능(pricing function)은 실시간 가격을 조정하기 위해 채택되며, 사용자의 게임 참여를 유도하면서 조정자 역할을 수행한다. 슈타켈버그 평형을 도출하기 위해 반복적 알고리즘을 제안하며, 슈타켈버그 평형을 통해 유틸리티 회사와 사용자를 위한 최적의 전력 생성 및 전력 수요가 결정된다. 수치적 결과에 따르면 본 발명이 극대 수요를 낮추고 극소 수요의 공백을 채우면서 사용자의 수요를 효율적으로 재편성하고 유의미하게 수요공급 간의 불균형을 감소시키는 것을 알 수 있다.
Int. CL G06Q 50/06 (2012.01) G06Q 50/10 (2012.01)
CPC G06Q 50/06(2013.01) G06Q 50/06(2013.01) G06Q 50/06(2013.01)
출원번호/일자 1020150089111 (2015.06.23)
출원인 한양대학교 에리카산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2017-0000198 (2017.01.02) 문서열기
공고번호/일자 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2015.06.23)
심사청구항수 21

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한양대학교 에리카산학협력단 대한민국 경기도 안산시 상록구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 홍승호 대한민국 서울특별시 강남구
2 우맹맹 대한민국 경기도 안산시 상록구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인명인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로*길 **, *층(역삼동, 두원빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한양대학교 에리카산학협력단 경기도 안산시 상록구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2015.06.23 수리 (Accepted) 1-1-2015-0607836-88
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2016.01.20 수리 (Accepted) 1-1-2016-0065962-09
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2016.02.12 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2016.04.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2016-0048197-58
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2016.04.27 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0308008-02
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2016.06.20 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2016-0593097-15
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2016.06.20 수리 (Accepted) 1-1-2016-0593049-23
8 거절결정서
Decision to Refuse a Patent
2016.10.27 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0775273-15
9 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2016.11.25 수리 (Accepted) 1-1-2016-1158085-54
10 [명세서등 보정]보정서(재심사)
Amendment to Description, etc(Reexamination)
2016.11.25 보정승인 (Acceptance of amendment) 1-1-2016-1158090-83
11 등록결정서
Decision to Grant Registration
2016.12.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0929787-83
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번호 청구항
1 1
전력을 생산하는 유틸리티 회사의 전력관리 장치가 발전 벡터를 초기화하고 초기화한 발전 벡터(g0)에 근거하여 초기 가격 벡터(p0)를 산출하고 전력을 소비하는 복수의 디바이스로 초기 가격 벡터(p0)를 전송하는 제1 가격 벡터 전송 단계와, 상기 복수의 디바이스가 초기 가격 벡터(p0)에 근거하여 전력수요 벡터(ln*)를 갱신하고 상기 전력관리 장치로 갱신한 전력수요 벡터(ln*)를 반환하는 제1 전력수요 벡터 반환 단계와,상기 전력관리 장치가 상기 복수의 디바이스에 의해 갱신된 모든 전력수요 벡터(ln*)에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터(g*,k)를 갱신하고 갱신한 발전 벡터(g*,k)에 근거하여 가격 벡터(pk)를 갱신하는 제1 가격 벡터 갱신 단계와,상기 전력관리 장치가 상기 복수의 디바이스 중에서 어느 하나의 디바이스를 선택하여 그 선택한 디바이스로 상기 제1 가격 벡터 갱신 단계의 가격 벡터(pk)를 비동기적으로 전송하는 제2 가격 벡터 전송 단계와,상기 선택한 디바이스가 상기 제1 가격 벡터 갱신 단계의 가격 벡터(pk)에 근거하여 전력수요 벡터(ln*,k)를 갱신하고 상기 전력관리 장치로 갱신한 전력수요 벡터(ln*,k)를 반환하는 제2 전력수요 벡터 반환 단계와
2 2
제1항에 있어서,상기 평형상태 평가 단계에서 슈타켈버그 평형에 도달하지 않은 것으로 평가되면, 상기 제1 가격 벡터 갱신 단계부터 상기 반복 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
3 3
제1항에 있어서,상기 평형상태 평가 단계에서 슈타켈버그 평형에 도달한 것으로 평가되면, 상기 전력관리 장치 및 상기 복수의 디바이스는 상기 단계들을 종료한 후, 상기 전력관리 장치는 마지막 갱신된 발전 벡터(g*,k)로 전력을 생산하고, 상기 복수의 디바이스는 마지막 갱신된 전력수요 벡터(ln*,k)로 전력을 소비하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
4 4
제1항에 있어서,상기 발전 벡터는 하루 동안 일정 시간 단위별 유틸리티 회사의 생산전력량의 집합(g=[g1, g2,
5 5
제1항에 있어서,상기 전력수요 벡터는 디바이스의 유틸리티 함수(Un(ln))를 최대화하여 구하며, 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
6 6
제1항에 있어서,상기 발전 벡터는 유틸리티 회사의 유틸리티 함수(UUC(g))를 최소화하여 구하며, 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
7 7
전력을 생산하는 유틸리티 회사의 전력관리 장치가 전력을 소비하는 복수의 디바이스로부터 수신한 전력수요 벡터(ln)에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터(g)를 갱신하는 제1 단계와,상기 전력관리 장치가 복수의 디바이스에서 순차적으로 하나의 디바이스를 선택해가면서 갱신한 발전 벡터를 비동기적으로 전송하고 그 선택한 디바이스로부터 전력수요 벡터를 수신하여 갱신된 전력수요 벡터가 수신될 때마다 그 갱신된 전력수요 벡터에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터를 갱신하는 제2 단계와,상기 복수의 디바이스에 대하여 순차 전송이 완료되면 상기 전력관리 장치는 마지막 갱신된 발전 벡터 및 전력수요 벡터가 슈타켈버그 평형(SE)에 도달했는지 평가하는 제3 단계를 포함하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
8 8
제7항에 있어서,상기 슈타켈버그 평형 상태에 도달하지 않은 경우, 상기 전력관리 장치는 상기 제1 단계 및 제2 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
9 9
제7항에 있어서,상기 슈타켈버그 평형 상태에 도달한 경우, 상기 전력관리 장치는 상기 단계들을 종료한 후, 마지막 갱신된 발전 벡터로 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
10 10
제7항에 있어서,상기 발전 벡터는 유틸리티 회사의 유틸리티 함수(UUC(g))가 최소화되도록 유틸리티 회사의 전략 집합(ΩUC)에서 선택되며, 유틸리티 함수와 전력 집합은 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 방법
11 11
전력을 생산하는 유틸리티 회사의 전력관리 장치와 전력을 소비하는 복수의 디바이스를 포함하는 게임 기반 전력 수급 균형 시스템에 있어서, 상기 전력관리 장치가 초기 발전 벡터에 근거한 초기 가격 벡터를 상기 복수의 디바이스로 전송하면,상기 복수의 디바이스가 초기 가격 벡터에 응답하여 전력수요 벡터를 상기 전력관리 장치로 반환하고,상기 전력관리 장치가 상기 복수의 디바이스에 의해 반환된 모든 전력수요 벡터에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터를 갱신하고 갱신한 발전 벡터로부터 가격 벡터를 갱신한 후,상기 전력관리 장치가 복수의 디바이스에서 순차적으로 하나의 디바이스를 선택해가면서 갱신한 가격 벡터를 비동기적으로 전송하고 그 선택한 디바이스로부터 전력수요 벡터를 수신하여 갱신된 전력수요 벡터가 수신될 때마다 그 갱신된 전력수요 벡터에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 갱신하고 갱신한 발전 벡터로부터 가격 벡터를 갱신하는 사용자 폴링 과정을 수행하고, 상기 복수의 디바이스에 대하여 순차 전송이 완료되면 상기 전력관리 장치는 마지막 갱신된 발전 벡터 및 전력수요 벡터가 슈타켈버그 평형(SE)에 도달했는지 평가하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 시스템
12 12
제11항에 있어서,상기 전력관리 장치가 슈타켈버그 평형 도달 여부를 평가한 결과 아직 슈타켈버그 평형에 도달하지 않은 경우, 상기 전력관리 장치는 상기 복수의 디바이스에 의해 반환된 모든 전력수요 벡터에 근거하여 발전 벡터를 갱신하고 갱신한 발전 벡터로부터 가격 벡터를 갱신한 후, 상기 사용자 폴링 과정을 재차 수행하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 시스템
13 13
제11항에 있어서,상기 전력관리 장치가 슈타켈버그 평형 도달 여부를 평가한 결과 슈타켈버그 평형에 도달한 경우, 상기 전력관리 장치는 마지막 갱신된 발전벡터에 따라 전력을 생산하고 상기 복수의 디바이스는 마지막 갱신된 전력수요 벡터에 따라 전력을 소비하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형 시스템
14 14
제11항에 있어서,상기 발전 벡터는 하루 동안 일정 시간 단위별 유틸리티 회사의 생산전력량의 집합(g=[g1, g2,
15 15
복수의 디바이스에게 전력을 공급하는 유틸리티 회사의 전력관리 장치에 있어서, 상기 복수의 디바이스로부터 수신한 전력수요 벡터(ln)에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터(g)를 갱신하고,복수의 디바이스에서 순차적으로 하나의 디바이스를 선택해가면서 갱신한 발전 벡터를 비동기적으로 전송하고 그 선택한 디바이스로부터 전력수요 벡터를 수신하여 갱신된 전력수요 벡터가 수신될 때마다 그 갱신된 전력수요 벡터에 근거하여 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 함수가 최소화되도록 발전 벡터를 갱신하는 사용자 폴링 과정을 수행하고,상기 복수의 디바이스에 대하여 순차 전송이 완료되면 마지막 갱신된 발전 벡터 및 전력수요 벡터가 슈타켈버그 평형(SE)에 도달했는지 평가하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 전력관리 장치
16 16
제15항에 있어서,상기 슈타켈버그 평형 상태에 도달하지 않은 경우, 상기 전력관리 장치는 상기 복수의 디바이스로부터 수신한 전력수요 벡터(ln)에 근거하여 발전 벡터(g)를 갱신하고 상기 사용자 폴링 과정을 재차 수행하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 전력관리 장치
17 17
제15항에 있어서,상기 슈타켈버그 평형 상태에 도달한 경우, 상기 전력관리 장치는 마지막 갱신된 발전 벡터로 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 전력관리 장치
18 18
제15항에 있어서,상기 발전 벡터는 유틸리티 회사의 유틸리티 함수(UUC(g))가 최소화되도록 유틸리티 회사의 전략 집합(ΩUC)에서 선택되며, 유틸리티 함수와 전력 집합은 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 전력관리 장치
19 19
유틸리티 회사로부터 전력을 공급받는 사용자의 디바이스에 있어서,상기 유틸리티 회사의 전력관리 장치로부터 하루 평균 발전량과 특정 시간 구간에서의 발전량 간의 차이 제곱 값의 합으로 표현되는 유틸리티 회사의 유틸리티 함수가 최소화되도록 갱신된 발전 벡터(g)를 수신하면 그 갱신된 발전 벡터에 근거하여 디바이스의 전력수요 벡터(ln)를 갱신하고, 갱신한 전력수요 벡터를 전력관리 장치로 전송하며,상기 전력수요 벡터는 디바이스의 유틸리티 함수(Un(ln))가 최대화되도록 디바이스의 전략 집합(Ωn)에서 선택되며, 유틸리티 함수와 전력 집합은 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 디바이스
20 20
삭제
21 21
삭제
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제19항에 있어서,상기 전력관리 장치로부터 슈타켈버그 평형(SE) 상태임을 통보받으면 마지막으로 갱신된 전력수요 벡터에 따라 전력을 소비하는 것을 특징으로 하는 게임 기반 전력 수급 균형을 위한 디바이스
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체
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2 교육과학기술부 한양대학교 에리카산학협력단 국제협력사업 / 한중일교류협력사업 / 한중국제협력연구 스마트 그리드에서 사물간 인터넷 기반의 부하 제어 및 계량
3 산업통상자원부 한양대학교 에리카산학협력단 산업기술혁신사업 / 에너지인력양성사업 / 에너지인력양성사업(RCMS) 차세대 DC 송배전 핵심 기반기술 연구 고급트랙