2021년 대한민국 연료원별 전력거래량 - Part1

공공데이터에서 제공하는 한국전력거래소_연료원별 전력거래량 데이터를 바탕으로 대한민국 전력시장의 전력 거래에 대해 분석해보자.

본 데이터는 전력시장에 참여하는 발전기의 연료원별 일별 시간대별 전력거래량 합계 자료로 전력시장에 참여하는 발전기의 전력거래량을 포함한다. 전기사업법 시행령 제19조 1항 2호에 따라 한국전력공사와 직접 거래하는 발전기, 자가용 등은 포함하지 않는다. 전력거래량은 소내용 및 주변압기 손실분 등을 제외한 송전단 기준 발전량이며, 수정정산 등에 의해 값이 변동될 수 있다고 한다.

위 데이터는 2021년 1월부터 2022년 4월까지의 연료원별 전력거래량을 시간단위로 제공한다. 본 분석의 범위는 2021년 1월 1일부터 동년 12월 31까지로 한정한다.

연료원별 전력거래량을 합해 해당 일시에 발생한 전체 전력거래량을 계산하고, 이를 히트맵으로 시각화하였다(연료원별 전력거래랑 분석은 Part2 에서 확인할 수 있다). 전력거래의 특성상 시간별 혹은 수 분 단위의 변동을 파악하는 것이 중요하기에, 주어진 시간 데이터를 일별, 월별 등으로 합치지 않았다. 원데이터에서 제공한 연료원별 전력거래량을 합쳐 전체 전력거래량으로 계산하였고, 이를 일별/시간별로 구분해서 히트맵으로 나타내었다.

2021년 대한민국 전력거래량 히트맵을 통해 전력거래량이 증가하는 시간과 시기를 파악할 수 있다. 동절기와 하절기에 냉난방수요가 늘어남에 따라 전력거래량이 증가하며, 낮시간에 전력거래량이 최대치를 기록하는 것을 볼 수 있다. 또한 히트맵을 명확히 드러나지는 않지만, 평일과 주말의 전력거래량 차이가 있음을 확인할 수 있다. 주중 일과시간에는 경제활동을 위한 전력소비로 인하여 전력거래량이 많고 시간별 거래량의 변화가 크나, 주말에는 전력거래량도 적고 시간별 변화도 주중에 비해 적음을 확인할 수 있다.

히트맵 길이가 조금 길지만 천천히 스크롤 내리면서 전력거래량을 파악해보길 바란다. 참고로 시간별 전력거래량의 최소값은 41.2, 평균은 61.3, 최대값은 87.0GWh 이다.

시간별 전력거래량의 분포를 확인할 수 있는 그래프이다.

월별 전력거래량을 정리하면 다음과 같다. 1, 7, 8, 12월의 평균 전력거래량이 가장 높다. 해당 월에서 발생한 시간대별 전력거래량이 하나의 점으로 표현되며, 그 점들의 흩어짐을 회색 분포도를 통해 확인 가능하다

이번에는 전력거래량 히트맵 달력을 통해 월별 일별로 구분하여 나타내보았다. 달력처럼 나타내기 위해 일별 총 전력거래량을 계산하여 히트맵으로 표현하였다. 예상할 수 있듯이 동절기와 하절기에 붉은색이 두드러지는 것을 확인할 수 있다. 또한 주중(월~금)과 주말(토,일)의 전력거래량 차이를 조금 더 명확히 확인할 수 있다.

아래 히트맵에서는 숨은그림 찾기 하듯 히트맵을 유심히 보면 2월과 9월에 전력거래량이 눈에 띄는 날을 확인할 수 있다. 설 연휴인 2월 11~13일과 추석 연휴인 9월 20~22일이다. 일별로 구분된 히트맵을 통해서 설날과 추석 명절 연휴가 전력거래량에 미치는 영향이 확연히 드러난다. 일일 전력거래량의 최소값은 1102.6GWh, 최대값은 1847.9GWh 이며, 평균은 1471GWh이다

전력거래량이 많은 1, 7, 8, 12월의 월별 시간별 전력거래량 변화를 살펴보자. 회색처리되어있는 부분은 해당 월을 제외한 2021년의 전력거래량이다. 해당 월만 강조함으로써 다른 월과 차이를 확인할 수 있다. 제시한 네 개의 달은 2021년 중 전력거래량이 가장 높은 동절기와 하절기의 네 달로 냉난방수요로 인해 전력수요가 증가할 경우를 나타낸다.

동절기와 하절기를 구분할 수 있는 차이가 있을까? 동절기(1, 12월)는 새벽시간의 전력거래량이 많은 것을 확인할 수 있다. 전기로 새벽시간에 난방을 하는 것일까? 하절기(7, 8월)의 경우에는 동절기보다 피크 감소 폭이 작은 것이 특징이다.

이제는 2021년이 일주일이라고 가정하고, 평균전력량으로 요일별 시간별 전력거래량 히트맵을 보자. 평일과 주말의 전력거래량 차이와 시간대별 전력거래량 차이가 확연히 드러난다. 요일별 시간별 평균 전력거래량의 최소값은 51.6GWh, 최대값은 74.2GWh이다.

아래 2021년 대한민국 일별 전력거래량 그래프는 2021년 일별 전력거래량을 개별 선 그래프로 나타낸 것이다. 시간에 따른 전력거래량의 변화는 있지만 그 변화가 보이는 양상은 유사한 패턴을 가진다. 새벽에 감소한 전력거래량이 사람들이 아침에 활동을 시작하면서 증가하고, 11~12시 사이 피크를 찍고 감소하였다가 13시부터 증가하다가 에 정점에 도달한다. 그리고 저녁시간이 되면 다시 감소하는 패턴이다.

인간의 경제활동이 전력거래량에 영향을 미친다. 현재 데이터에서 대략적으로 경제활동을 구분지을 수 있는 변수는 요일이다. 이번에는 주중(월~금)과 주말(토, 일)을 구분해보자. 경제활동이 활발한 주중에는 전력 소비가 많으며, 주말에는 전력소비가 낮다. 그리고 전력거래량 증감 패턴이 주중에는 두드러지게 나타나지만, 주말에는 증감 폭이 주중에 비해 크게 변하지 않는 것을 확인할 수 있다. 전력 수요의 변화는 주중에 일어나는 활동이 큰 영향을 미치는 것으로 파악된다.

주중과 주말을 구분하여 밀도함수로 나타낸 결과는 다음과 같다. 평균 전력거래량의 경우 주말이 주중보다 낮은 것을 확인할 수 있다.

시간별, 월별, 주중/주말별로 전력거래량의 변화를 살펴보았다. 다음에는 전력거래에 참여하는 23개의 연료원별로 분석해볼 예정이다.