The Journal of Bigdata (한국빅데이터학회지)

Korea Bigdata Society (한국빅데이터학회)
권호 표지

Development of Heat Demand Forecasting Model using Deep Learning

딥러닝을 이용한 열 수요예측 모델 개발

  • 서한석 (인천대학교 동북아물류대학원) ;
  • 신광섭 (인천대학교 동북아물류대학원)
  • Received : 2018.11.30
  • Accepted : 2018.12.31
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

In order to provide stable district heat supplying service to the certain limited residential area, it is the most important to forecast the short-term future demand more accurately and produce and supply heat in efficient way. However, it is very difficult to develop a universal heat demand forecasting model that can be applied to general situations because the factors affecting the heat consumption are very diverse and the consumption patterns are changed according to individual consumers and regional characteristics. In particular, considering all of the various variables that can affect heat demand does not help improve performance in terms of accuracy and versatility. Therefore, this study aims to develop a demand forecasting model using deep learning based on only limited information that can be acquired in real time. A demand forecasting model was developed by learning the artificial neural network of the Tensorflow using past data consisting only of the outdoor temperature of the area and date as input variables. The performance of the proposed model was evaluated by comparing the accuracy of demand predicted with the previous regression model. The proposed heat demand forecasting model in this research showed that it is possible to enhance the accuracy using only limited variables which can be secured in real time. For the demand forecasting in a certain region, the proposed model can be customized by adding some features which can reflect the regional characteristics.

특정 지역의 고객을 대상으로 열을 공급하는 지역난방 서비스의 안정적인 운영을 위해서는 단기간의 미래 수요를 보다 정확하게 예측하고, 효율적인 방법으로 생산 및 공급하는 것이 무엇보다 중요하다. 그러나 열 소비에 영향을 미치는 요소가 매우 다양할 뿐만 아니라 개별 소비자 및 지역적 특성에 따라 소비 형태가 달라지기 때문에 일반적인 상황에도 적용될 수 있는 범용적 열 수요 예측 모형을 개발하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 실시간으로 확보할 수 있는 제한적인 정보만을 바탕으로 딥러닝 기법을 활용한 수요예측 모형을 개발하고자 한다. 해당 지역의 외기온도와 날짜로만 구성된 과거 데이터를 입력 변수로 하여 텐서플로의 인공신경망을 학습시키는 방법으로 수요 예측 모형을 개발하였다. 기존의 회귀분석 기법을 통해 예측된 수요의 정확도와의 비교를 통해 제안된 모델의 성능을 평가하였다. 본 연구의 열 수요 예측 모델은 단기적 수요 예측을 위해 실시간으로 확보할 수 있는 제한적인 변수만으로도 수요 예측의 정확도를 높일 수 있음을 보였다. 나아가 개별 지역에서는 지역적 특수성을 추가하여 수요 예측 정확도를 높이는 데 활용할 수 있을 것이다.

Keywords

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