한국 일일 최대전력소비의 기상변수 민감도와 임계기온에 관한 실증연구

A Empirical Study on the Climate Factor Sensitivity and Threshold Temperature of Daily Maximum Electricity Consumption in Korea

본 연구는 한국의 일일 최대전력소비와 기상요인들 간의 비선형 관계를 분석하여 일일 최대전력소비의 기상변수 민감도와 임계기온에 관해 고찰하였다. 한국의 2011. 1. 1. ∼ 2013. 12. 23.까지 일일자료에 대한 실증분석결과 최대전력소비와 기온, 상대습도, 풍속, 불쾌지수 및 체감온도 등과 같은 기상변수들 사이에 서로 다른 비대칭관계를 보이는 국면이 3개 이상 또는 연속적인 국면들이 존재하는 것을 확인하였다. 기상변수와 최대전력소비 간의 관계가 달라지는 임계기온은 threshold regression 모형에서는 약 18℃, smooth transition regression 모형에서는 약 16℃로 확인되어 모형에 따라 서로 다른 임계기온이 나타날 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 더욱이 국면이 3개 이상으로 확장되면 8.8℃ 또는 23℃와 같은 추가적인 임계기온도 존재할 수 있는 것으로 나타났다. 표본외 예측을 통해서 기온 이외의 불쾌지수, 체감온도 등과 같은 조건부 상대습도와 풍속 등을 추가로 고려하고 2국면 아닌 3국면 이상의 다국면을 허용하는 비선형 모형을 적용할 경우, 최대전력소비에 대한 설명력과 예측력을 향상시킬 수 있어 효율적인 전력수급관리에 도움이 될 수 있음을 확인하였다.

This paper investigates nonlinear relationship between daily maximum electricity consumption and climate factors. This nonlinear relationship is analyzed by nonlinear models such as markov regime switching model, threshold regression model and smooth transition regression model. Empirical analysis results of Korea show that one more asymmetric relationships between daily maximum electricity consumption and such climate factors as temperature, relative humidity, wind velocity, discomfort index and sensible temperature exist in 3 or more regimes. Furthermore, continuous regime having different nonlinear relationship between electricity consumption and climate factors also exists. The threshold temperature deciding relationship between maximum electricity consumption and climate factors is 16 degrees celsius, which is lower than reference temperature for calculating heating degree days or cooling degree days. These empirical results imply that using not only a variety of climate factors but also nonlinear models allowing multi-regime can improve in explaining and predicting daily maximum electricity consumption.