Συμβολή στη βραχυπρόθεσμη και μεσοπρόθεσμη πρόβλεψη ζήτησης ηλεκτρικού φορτιού και ενέργειας με χρήση ασαφούς λογικής
Authors: Ηλίας Χαράλαμπος 
Published: January 2014

Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο τη διερεύνηση και τη μελέτη του προβλήματος της πρόβλεψης ζήτησης φορτίου και ενέργειας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας σε βραχυπρόθεσμη και μεσοπρόθεσμη κλίμακα με χρήση ασαφούς λογικής.Αρχικά, πραγματοποιείται μία σύντομη εισαγωγή στην πρόβλεψη φορτίου και ενέργειας, αναδεικνύεται η σημασία τους, αναλύονται οι εφαρμογές αυτών και οι παράγοντες που επηρεάζουν τη ζήτηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, αναλύονται τα διάφορα μοντέλα πρόβλεψης φορτίου και ενέργειας, τα οποία περιέχονται στη διεθνή αρθρογραφία.Προκειμένου να καλυφθεί η ανάγκη για βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη φορτίου, αναπτύχθηκε ένας νέος αλγόριθμος πρόβλεψης ημερήσιας καμπύλης φορτίου για το διασυνδεδεμένο σύστημα με χρήση ασαφούς λογικής, για την επόμενη και τη μεθεπόμενη ημέρα, ενώ έχει πραγματοποιηθεί και ο υπολογισμός του πρόστιμου της πρόβλεψης που αφορά τις αντίστοιχες ημέρες, σύμφωνα με τους σχετικούς κανονισμούς. Ο αλγόριθμος αυτός βελτιστοποιείται ως προς την επιλογή των εισόδων του, των χαρακτηριστικών παραμέτρων των συναρτήσεων συμμετοχής και των διαφόρων μεθόδων εξαγωγής συμπεράσματος. Επίσης, μελετήθηκε η συμπεριφορά του μοντέλου ως προς τα χρόνια εκπαίδευσης. Το μοντέλο εφαρμόστηκε, ενδεικτικά, για το έτος 2008. Για τον προσδιορισμό του διαστήματος εμπιστοσύνης, αρχικά καταγράφηκαν οι βασικές μέθοδοι προσδιορισμού τυπικών αποκλίσεων για τις μεθόδους των τεχνητών νευρωνικών δικτύων και, στη συνέχεια, τροποποιήθηκε η μέθοδος της επαναδειγματοληψίας για την εύρεση του διαστήματος εμπιστοσύνης στην περίπτωση της ασαφούς λογικής, ενώ αναπτύχθηκε και μία πρωτοποριακή μέθοδος αναλυτικού υπολογισμού της τυπικής απόκλισης, που σε συνδυασμό με τη συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας του σφάλματος, οδηγεί στον υπολογισμό του διαστήματος εμπιστοσύνης.Στη συνέχεια, ο προτεινόμενος αλγόριθμος πρόβλεψης τροποποιήθηκε κατάλληλα, ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή του και σε μη διασυνδεδεμένο σύστημα. Εκτελέστηκε, δε, για το απομονωμένο σύστημα της νήσου Αγίου Ευστράτιου. Ο αλγόριθμος υπολογίζει την ημερήσια καμπύλη της επόμενης ημέρας έχοντας ως δεδομένα ένα ελάχιστο πλήθος 100 ημερών (λόγω έλλειψης δεδομένων). Αντίστοιχα, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο μεσοπρόθεσμης πρόβλεψης της ενέργειας βασισμένο στις αρχές της ασαφούς λογικής. Το μοντέλο αυτό εφαρμόστηκε για την πρόβλεψη της απαιτούμενης ενέργειας για τα επόμενα τρία έτη τόσο για το σύνολο του Ελληνικού Συστήματος, όσο και για επιμέρους κατηγορίες καταναλωτών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν σαφέστατα καλύτερα σε σχέση με την εφαρμογή των κλασικών μεθόδων πρόβλεψης ενέργειας και ελάχιστα καλύτερα από αυτά που προκύπτουν από μοντέλα πρόβλεψης βασισμένα σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα.Εν κατακλείδι, καταγράφονται τα γενικά συμπεράσματα που προκύπτουν από τη δημιουργία και την εφαρμογή των μοντέλων βραχυπρόθεσμης πρόβλεψης φορτίου και μεσοπρόθεσμης πρόβλεψης ενέργειας, ενώ αναφέρονται και οι προοπτικές περαιτέρω έρευνας σε σχέση με τα παραπάνω πεδία. Στο τέλος της διατριβής, παρατίθεται μια λεπτομερής περιγραφή των βασικών στοιχείων της ασαφούς λογικής, περιγράφονται τα ασαφή σύνολα και οι βασικές πράξεις που γίνονται ανάμεσα σε αυτά, ενώ γίνεται και μία σύντομη εισαγωγή στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα και στον αλγόριθμο εκπαίδευσης οπίσθιας διάδοσης σφάλματος.