[논문 리뷰] A Survey of Different Residential Energy Consumption Controlling Techniques for Autonomous DSM in Future Smart Grid Communications

M. N. Ullah, Anzar Mahmood외 4명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 05.

Smart Grid Energy Management참고 문헌 11인용 수 28

한 줄 요약

이 논문은 미래 스마트 그리드에서 자율적 수요측정관리(DSM)를 위한 주거용 에너지 소비 제어 기법을 조사하며, 에너지 비용을 최소화하고 피크 대 평균 비율(PAR)을 낮추기 위해 가정용 가전기기의 실시간 스케줄링을 제안한다. 다양한 최적화 전략을 평가하여 부하 곡선을 형상화하고 스마트 그룹의 안정성을 향상시키기 위한 지능적인 가전기기 스케줄링을 통해 실현한다.

ABSTRACT

In this work, we present a survey of residential load controlling techniques to implement demand side management in future smart grid. Power generation sector facing important challenges both in quality and quantity to meet the increasing requirements of consumers. Energy efficiency, reliability, economics and integration of new energy resources are important issues to enhance the stability of power system infrastructure. Optimal energy consumption scheduling minimizes the energy consumption cost and reduce the peak-to-average ratio (PAR) as well as peak load demand in peak hours. In this work, we discuss different energy consumption scheduling schemes that schedule the household appliances in real-time to achieve minimum energy consumption cost and reduce peak load curve in peak hours to shape the peak load demand.

연구 동기 및 목표

• 증가하는 주거용 에너지 수요를 충족시키면서도 그리드 안정성을 유지하는 데 도전하는 문제를 해결하기 위해.
• 스마트 그룹에서 전력 품질, 신뢰성 및 재생 가능 에너지 자원 통합 문제를 해결하기 위해.
• 주거용 가전기기의 최적 스케줄링을 통해 가정용 에너지 비용을 최소화하고 피크 부하 수요를 줄이기 위해.
• 피크 대 평균 비율(PAR)을 낮추어 전체 그리드 효율성을 향상시키기 위해 부하 곡선을 형상화하기 위해.
• 지능적인 주거용 에너지 제어를 통해 미래 스마트 그룹 커뮤니케이션에서 자율적 수요측정관리(DSM)를 실현하기 위해.

제안 방법

• 스마트 그룹에서 자율적 DSM를 위한 다양한 주거용 부하 제어 기법을 조사하고 분류하기 위해.
• 실시간 에너지 소비 스케줄링 기법을 분석하여 가전기기 작동 시점을 최적화하기 위해.
• 고정된 수요 시간대에 피크 부하를 줄이면서 에너지 비용을 최소화하는 기법을 평가하기 위해.
• 수학적 모델을 사용하여 스케줄링이 PAR 및 부하 곡선 형상화에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 주거 환경에서 지능적인 가전기기 조율을 통해 에너지 효율성 향상과 비용 절감에 초점을 맞추기 위해.
• 실제 구현을 위해 사용자 선호도와 그리드 제약 조건을 고려한 최적화 전략을 통합하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스마트 그룹에서 주거용 에너지 소비는 어떻게 스케줄링하여 가정용 에너지 비용을 최소화할 수 있는가?
• RQ2 주거용 부하 곡선에서 피크 대 평균 비율(PAR)을 효과적으로 줄이는 기법은 무엇인가?
• RQ3 미래 스마트 그룹 커뮤니케이션에서 수요측정관리(DSM)는 어떻게 자율적으로 구현할 수 있는가?
• RQ4 에너지 비용 절감과 부하 형상화를 위한 최적의 가전기기 스케줄링에 영향을 미치는 주요 요인는 무엇인가?
• RQ5 사용자 편안함, 비용 효율성, 그리드 안정성의 균형을 가장 잘 맞추는 스케줄링 전략은 무엇인가?

주요 결과

• 가정용 가전기기의 실시간 스케줄링은 에너지 소비 비용과 피크 부하 수요를 크게 줄인다.
• 최적의 스케줄링은 피크 대 평균 비율(PAR)에 측정 가능한 감소를 이끌어내어 그리드 안정성을 향상시킨다.
• 제안된 기법들은 부하 곡선을 효과적으로 형상화하여 피크 시간대에 그리드에 가해지는 압력을 최소화한다.
• 지능적인 가전기기 조율을 통해 에너지 효율성과 비용 절감이 향상된다.
• 스케줄링을 통한 자율적 DSM는 그리드 신뢰성을 향상시키고 재생 가능 에너지 자원 통합을 지원한다.
• 이 조사에서는 여러 효과적인 스케줄링 전략을 규명하였으며, 성능은 가전기기 유형과 사용자 행동 패턴에 따라 달라진다.