авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Краткосрочное прогнозирование электропотребленияв операционной зоне регионального диспетчерского управления с учетом фактора освещенности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Губский Сергей Олегович

КРАТКОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
В ОПЕРАЦИОННОЙ ЗОНЕ РЕГИОНАЛЬНОГО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ОСВЕЩЕННОСТИ

Специальность 05.14.02 – «Электростанции и электроэнергетические системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новочеркасск – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт)» на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий и городов»

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор

НАДТОКА Иван Иванович

Официальные оппоненты

ТРОПИН Владимир Валентинович

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»,

профессор каф. «Применение электрической энергии»

КРУГЛОВА Татьяна Николаевна

кандидат технических наук, доцент,

ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ(НПИ)»,

доцент каф. «Мехатроника и гидропневмоавтоматика»

Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» (г. Самара)

Защита диссертации состоится «29» июня 2012 г. в 10  час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.304.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в аудитории 149 главного корпуса по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)». Автореферат диссертации размещен на официальных сайтах ВАК http://www.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ(НПИ)» www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «25» мая 2012 г.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) прошу направлять по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132, Ученый совет ФГБОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ), ученому секретарю.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.304.01

д.т.н., доцент Колпахчьян П.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Все потребители электроэнергии заинтересованы в снижении затрат при её приобретении. Потребители, будучи участниками оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ), могут минимизировать затраты путем составления точных заявок на приобретаемую электроэнергию, а значит — выполнением точных прогнозов. Одним из способов точного прогнозирования является создание адекватной прогнозной математической модели, которая позволит учитывать различные влияющие на электропотребление (ЭП) факторы. К ним относятся и метеорологические факторы. Последние в той или иной степени постоянно находятся во взаимосвязи с процессом ЭП. Например, в филиале ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы»(СО-ЕЭС) «Региональное диспетчерское управление энергосистемами Ростовской области и Республики Калмыкия» (Ростовское РДУ), изменение освещенности при переходе от ясного до пасмурного состояния неба в течение дня может вызвать повышение потребляемой мощности на 100-150 МВт, для Кубанского РДУ (Краснодарский край и Республика Адыгея) – на 150-200 МВт.



Повышение точности прогнозирования электропотребления способствует увеличению качества диспетчерского управления и, как следствие, увеличению надежности функционирования всей энергосистемы в целом.

Таким образом,с одной стороны для менее затратного функционирования на ОРЭМ, а с другой – для выполнения более качественного диспетчерского управления в РДУ на сегодняшний день актуальным является выполнение прогнозирования ЭП с наименьшей величиной ошибки.

Целью данной работы является повышение точности краткосрочного прогнозирования электропотребления на территориях операционных зон региональных диспетчерских управлений за счет учета естественной освещенности.

Для достижения поставленной цели в данной работе ставятся и решаются следующие задачи исследования.

1 Исследование влияния естественной освещенности на величину ЭП.

2 Анализ взаимосвязи ЭП и продолжительности светового дня.

3 Установление взаимосвязей между влияющими на ЭП факторами.

4 Выбор типа многофакторной математической модели для описания и прогнозирования суточных часовых графиков ЭП.

5 Разработка математической модели прогнозирования электропотребления, учитывающей естественную освещенность.

6 Тестирование модели прогнозирования на временных рядах фактического электропотребления.

7 Оценка точности прогнозирования при учете влияющих факторов на различных временных интервалах.

8 Оценка точности прогнозирования при учете естественной освещенности.

9 Исследование влияния недостоверной входной информации на точность прогнозирования ЭП.

10 Исследование способности модели выполнять точное прогнозирование на начальных периодах существенных изменений ЭП.

11 Установление соответствия уровня ошибки прогнозирования требованиям ОАО «СО-ЕЭС».

Методы исследования.При решении поставленных задач использовались регрессионный и факторный анализ; методы математической статистики; методы математического моделирования многомерных временных рядов с использованием искусственных нейронных сетей. Экспериментальные исследования модели проводилось с использованием ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Результаты анализа взаимосвязей между электропотреблением и освещенностью, а также между освещенностью и другими влияющими факторами и полученные аналитические зависимости.

2. Методика выбора исходных данных для обучения нейронной сети и прогнозирования электропотребления.

3 Прогнозная нейросетевая модель электропотребления для диспетчерских служб региональных диспетчерских управлений.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1 Впервые установлены закономерности и аналитические зависимости взаимосвязей между электропотреблением, температурой воздуха и естественной освещенностью, позволяющие учитывать данные метеофакторы в прогнозной модели.

2 Методика выбора объема исходных данных из суточного графика освещенности для обучения нейронной сети и прогнозирования электропотребления, отличающаяся тем, что вместо интегральных значений освещенности используются часовые данные и позволяющая повысить точность моделирования электропотребления.

3 Разработана модель для прогнозирования электропотребления на территориях операционных зон региональных диспетчерских управлений, основанная на методе искусственных нейронных сетей, отличающаяся тем, что в ней в качестве одного из влияющих факторов учитываются значения естественной освещенности, что позволяет повысить точность прогнозирования, а также имеется возможность изменения структуры сети (количество нейронов во входном и скрытом слоях) в процессе её обучения.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в выявленных связях между ЭП и естественной освещенностью. Определена значимость факторов, влияющих на процесс ЭП в регионе.

Разработано и зарегистрировано программное обеспечение реализации методики повышения точности прогнозирования электропотребления путем учета освещенности для региональных диспетчерских управлений.

Результаты работы позволили усовершенствовать программный комплекс «Прогноз-ЭТО», установленный в Ростовском и Кубанском РДУ.

Разработанная модель может быть использована для прогнозирования электропотребления в филиалах ОАО «СО-ЕЭС» - региональных диспетчерских управлениях, филиалах ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы», оптовых генерирующих компаниях и территориальных генерирующих компаниях, региональных сетевых компаниях, а также в диспетчерских управлениях отдельных предприятий, которые являются членами оптового или розничного рынков электроэнергии и мощности.

Достоверность полученных результатов подтверждена корректностью поставленных задач, обоснованностью принятых решений и рекомендаций; применением математических моделей со свойствами, требуемыми для решения задач прогнозирования; величиной ошибки прогнозирования ЭП менее 5 %, которая рассчитана по утвержденной методике. Модель апробирована с использованием фактических данных ЭП и метеорологических данных за период с 2007 г. по 2011 г.по территориям операционных зон РДУ. Экспериментальные данные, использовавшиеся для тестирования прогнозной модели, получены с применением сертифицированных систем телемеханики и автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ).

Внедрение результатов. Результаты работы включены в два отчета о научно-исследовательских работах, выполненных для филиала ОАО «СО-ЕЭС» «Ростовское РДУ» в 2008-2010 гг. предприятием ООО НПП «ВНИКО», а также вучебный процесс ЮРГТУ(НПИ) при подготовке инженеров и магистров по направлению «Электроэнергетика и электротехника». Результаты работы использованы в программном комплексе «Прогноз-ЭТО» при краткосрочном прогнозировании электропотребления в Ростовском и Кубанском РДУ и при подготовке на энергетическом факультете ЮРГТУ(НПИ) специализированных групп, обучающихся по заданию ОАО «СО-ЕЭС».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались и получили положительную оценку на ХХХI,XXXII и XXXIII сессиях всероссийского научного семинара Академии наук Российской Федерации «Кибернетика электрических систем» (ЮРГТУ, г. Новочеркасск) в 2009, 2010 и 2011 годах. Результаты представлялись на IX и Х международных научно-практических конференциях «Современные энергетические комплексы и системы и управление ими» (ЮРГТУ, г. Новочеркасск) в 2009 и 2010 годах; на X международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке производстве, социальных и экономических процессах» (ЮРГТУ, г. Новочеркасск) в 2009 г.; на региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области «Студенческая научная весна-2011» (ЮРГТУ, г. Новочеркасск); на международной молодёжной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи» (СамГТУ, г. Самара) в 2011 г..

Результаты работы представлялись на «Первом молодежном инновационном конвенте Южного Федерального округа» (г. Ростов-на-Дону, КВЦ «Вертол-Экспо», 29-30 октября 2009 г.) и на V Южно-Российском форуме «Энергоэффективная экономика» (г. Ростов-на-Дону, КВЦ «Вертол-Экспо», 17-19 ноября 2010 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 11 печатных работ (2,84 п.л.), в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Зарегистрированы 2 программы для ЭВМ: «Тест MLP» и «Краткосрочный прогноз электропотребления с учетом освещенности».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 195 наименований отечественных и зарубежных авторов, 15 приложений, представленных на 44 листах. Работа изложена на 231 странице машинописного текста, включая 5 таблиц и 87 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы повышения точности прогнозирования ЭП на территориях операционных зон РДУ. Формулируются цели и задачи исследования. Приведены основные положения, выносимые на защиту. Показана практическая ценность и область применения результатов работы. Кратко изложено содержание диссертации.





В первой главе рассмотрены временные ряды ЭП как основного объекта исследований в данной работе. Показаны составные части суточного графика электрической нагрузки. Представлены основные группы факторов, которые оказывают максимальное влияние на ЭП в течение суток в операционной зоне РДУ.

Изучены работы, посвященные моделированию временных рядов ЭП, а также их прогнозированию, авторами которых являются И.Е. Васильев, Ф.Д. Гальяна, С.К. Гурский, В.И. Доброжанов, И.В. Жежеленко, И.Н. Колосок, Б.И. Кудрин, Э.Г. Куренный, Б.И. Макоклюев, А.М. Меламед, И.И. Надтока, А.В. Праховник, А.В. Седов, В.П. Степанов, D.W. Bunn, E.D. Farmer, и др.

Несмотря на большое количество публикаций в области моделирования и прогнозирования процесса ЭП, остается ряд нерешенных проблем. Основными из них является установление зависимости влияния освещенности на ЭП с её дальнейшим учетом при прогнозировании ЭП на территориях операционных зон РДУ.

Выполнен аналитический обзор современных методов и моделей прогнозирования временных рядов электропотребления. В первую очередь рассмотрены те, в которых предусмотрен учет метеорологических факторов и возможность учета нелинейных взаимосвязей между электропотреблением и влияющими факторами. Изучены регрессионные модели, модели авторегрессии, модели авторегрессии - проинтегрированного скользящего среднего, модели экспоненциального сглаживания, модели нечетких множеств, методы ранговых распределений. Также показано, что для прогнозирования используются различные фильтры, например, Калмана, и методы спектрального анализа. Всё большую значимость приобретают модели, основанные на теории искусственного интеллекта, например, искусственные нейронные сети. По результатам обзора обоснован выбор типа модели для решения задачи краткосрочного прогнозировании ЭП в операционной зоне РДУ. Выбрана модель искусственной нейронной сети (ИНС), обеспечивающая:

- возможность обработки больших массивов информации;

- возможность определения сложных нелинейных зависимостей;

- высокую скорость определения зависимостей;

- способность к обучению и переобучению (адаптивность).

Изложены общие принципы построения ИНС типа многослойный персептрон, который с начала 90-х годов прошлого века применяется в задачах прогнозирования электропотребления: его структура; подготовка входных и выходных данных; методы и схема обучения.

Методологию искусственных нейронных сетей для прогнозирования ЭП используют S. Osowski, А.В. Демура, В.Г. Курбацкий и др. Вопросами прогнозирования ЭП методом искусственных нейронных сетей занимаются специалисты в Московском энергетическом институте (Национальный исследовательский университет), Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете имени В.И. Ульянова (Ленина), Институте систем энергетики имени Л.А. Мелентьева СО РАН, Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасский политехнический институт) и в ряде других организаций.

Проведен обзор существующих программных продуктов, которые используются для прогнозирования электропотребления как в России, так и в других странах, например, «Энергостат», «Прогноз-ЭТО», «РСДУ-2», «Deductor», AGORA, MetrixIDR и др. Однако используемые в них методики не предусматривают почасовой учет естественной освещенности при прогнозировании ЭП в операционных зонах РДУ. Однако некоторые из них позволяют учитывать облачность. При этом её значения представлены в баллах, которые определяются экспертом без использования каких-либо измерительных устройств.

Во второй главе проводится комплексный анализ факторов, влияющих на ЭП на территориях операционных зон двух РДУ: Кубанском и Ростовском. Анализ выполнен на архивных данных временных рядов ЭП, температуры воздуха и естественной освещенности. На различных временных интервалах исследованы взаимосвязи между ЭП и такими влияющими факторами как:

- метеорологическими (температура, освещенность, продолжительность светового дня, сезон года и пр.);

- «календарными» (тип дня и день недели).

Исследована взаимосвязь между суточным ЭП и температурой на интервале с 2007 г. по 2010 г. На рисунке 1 представлена зависимость суточного ЭП от среднесуточной температуры в течение года (с 01.11.2009 г. по 30.10.2010 г.). Показано, что продолжается отмеченная еще в середине 90-х годов прошлого века тенденцияроста ЭП в летние месяцы при среднесуточных температурах свыше +20 0С.

Рисунок 1 - Зависимость электропотребления от температуры в течение
года на территории операционной зоны Ростовского РДУ

Выполнено исследование влияния освещенности на ЭП. Значения освещенности получены при помощи станций контроля освещенности. При выборе мест их установки учитывались три основных фактора: а) наличие на территории различающихся климатических зон; б) концентрация населения на территории; в) удаленность территорий как по долготе, так и по широте. Таким образом, станции были установлены в следующих точках: для Ростовского РДУ - города Новочеркасск, Ростов-на-Дону, Таганрог, Цимлянск, Элиста и станица Вешенская; для Кубанского РДУ – города Краснодар, Сочи, Новороссийск. Станции, установленные на территориях операционных зонах Ростовского и Кубанского РДУ, начали функционировать со второй половины 2009 г. Исключением является станция контроля освещенности, установленная в г. Новочеркасске (Ростовское РДУ) в августе 2008 г. Значения освещенности измерены с интервалом 5 минут и хранятся в единой базе данных, в которой также рассчитаны среднечасовые значения освещенности. График суточной зависимости освещенности представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Суточная зависимость освещенности на территории г. Новочеркасска

Построены зависимости ЭП от освещенности на различных интервалах времени. Так на рисунке 3 представлены примеры полученных зависимостей суточного ЭП от суточной интегральной освещенности для операционной зоны Ростовского РДУ в течение того же года, что и для зависимости, представленной на рисунке 1. Исследование полученной зависимости было начато с аппроксимации: линейной, затем полиномиальной (4-ой степени). Значения коэффициента детерминации составили при линейной аппроксимации R2=0,304, для полиномиальной — R2=0,340. Такие значения показывают, что корреляция между освещенностью и электропотреблением в течение года слабая.

Рисунок 3 – Зависимость электропотребления от интегральной освещенности на
территории операционной зоны Ростовского РДУ в течение года



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.