Hagnaður:
- Geta til að útskýra muninn á skammtíma-, meðal- og langtímaálagsspá og notkunarsvið þeirra í orkukerfinu
- Geta til að framkvæma eiginleikaverkfræði, líkanaval og spámat með gervigreind
- Geta til að mæla spávillu með mælingum eins og MAPE og tengja það við verkfræðilega sanngirni og þörf fyrir offramboð
Rafmagnsgeymsla er dýr og takmörkuð vara; Því þarf net að vita fyrirfram hversu mikið raforkuneytendur vilja og hvenær. Álagsspá er það verkefni að spá fyrir um raforkueftirspurn í framtíðinni og er ein grunngreining á orkukerfinu. Virkjanir eru forritaðar samkvæmt þessari spá, kaup- og söluákvarðanir á markaði eru teknar í samræmi við það og netfjárfesting er skipulögð í samræmi við það. Í þessari einingu munum við læra tegundir álagsspár, hvernig hún er sett á og metin með gervigreind og verkfræðilegar afleiðingar spávillu. Við skulum skýra hugtakið: álag er rafafl (kW/MW) sem neytt er á tilteknu augnabliki; Álagsferillinn er gangur þessa krafts yfir tíma.
Spá sjóndeildarhringur: Stutt, miðlungs, langtíma
Álagsspá þjónar mismunandi tilgangi og krefst mismunandi aðferða eftir því hversu langt fram í tímann er horft.
Mjög stutt og stutt (mínútur til nokkra daga). Það er notað fyrir jöfnun nets, einingaskuldbindingu (hver verksmiðjan mun starfa) og markaðstilboð. Hér eru veður, tegund dags (vikudagur/lok) og nýleg neysla það sem ræður mestu. Nákvæmni er mikilvæg vegna þess að villa hefur beinan ójafnvægiskostnað í för með sér.
Til meðallangs tíma (vikur til eins árs). Það er notað fyrir viðhaldsáætlun, eldsneytisafgreiðslu og árstíðabundna samninga. Árstíðabundin og efnahagsleg þróun koma fram.
Langtíma (ár). Það er notað fyrir net- og virkjanafjárfestingar og afkastagetuáætlun. Skipulagsþættir eins og íbúafjöldi, hagvöxtur, algengi rafknúinna farartækja og varmadælu eru afgerandi. Hér er óvissan eðlilega mikil og sviðsmyndaraðferðin notuð.
Ábending: Ekki velja líkan án þess að skýra spátímabilið. Líkan sem spáir fyrir um morgundaginn og líkan sem spáir fyrir um 2035 krefjast gjörólíkra inntaka og mismunandi óvissustjórnunar.
Þættir sem ákvarða álag og eiginleikaverkfræði
Inntakið sem við gefum vélnámslíkani kallast eiginleikar. Góð álagsspá byrjar á því að velja góða eiginleika. Helstu þættirnir sem ákvarða álagið:
- Dagatal: Tími, tegund dags, helgi, almennur frídagur, árstíð. Álagið fylgir takti mannlegrar hegðunar; Gerir hæðir á morgnana og kvöldin.
- Loft: Hiti er sterkasti þátturinn (kæli- og hitunarálag), þar á eftir kemur raki, geislun og vindur. Hita- og hleðslusambandið er almennt U-laga: álagið eykst bæði í mjög heitum og mjög köldum aðstæðum.
- Fyrra álag: Neysla fyrir einni klukkustund, einum degi og viku síðan (töf einkenni) er sterkasti boðberi næstu framtíðar.
- Sérstakir viðburðir: Stórir íþróttaviðburðir, löng frí, efnahagsleg áföll.
Gervigreind er mjög gagnleg til að búa til þessa eiginleika og uppgötva hverjir eru skilvirkir. En varist gildru: að úthluta upplýsingum sem verða ekki tiltækar þegar spáin er gerð (til dæmis raunverulegt hitastig þess tíma sem á að spá, en við munum aðeins hafa veðurspána) skapar gagnaleka og gerir líkanið í raun gagnslaust.
Skref fyrir skref: Hlaða mat með gervigreind
Skref 1 — Skilgreindu vandamálið. Sjóndeildarhringurinn (á morgun eða næsta ár), upplausn (klukkutíma fresti) og markmið (heildarkerfisálag eða stakur fóðrari) eru skýrðar.
Skref 2 — Undirbúðu gögnin. Stofnuð er hrein tímaröð með greininni í fyrri einingu; Veður- og dagatalsgögnum er bætt við.
Skref 3 — Búðu til eiginleika. Áætlun, seinkað álag og veðureiginleikar eru búnir til. Leka er athugaður: eru allir eiginleikar tiltækir þegar spáð er?
Skref 4 — Veldu og þjálfaðu líkan. Einföld grunnlína (t.d. "sama tíma í síðustu viku") er alltaf fyrsta skrefið; Háþróuð líkön eru aðeins verðmæt að því marki sem þau fara fram úr þessum grunni. AI er gagnlegt við að búa til líkankóðann og eiginleikaleiðsluna.
Skref 5 — Metið. Líkanið er prófað á tímabili sem það sér ekki (framtíðartímabil); Það er aldrei metið í þjálfunargögnum. Mælingar eru sundurliðaðar eftir klukkustundum og stjórnkerfi.
Skref 6 — Tilkynna óvissu. Svið (spáband) er gefið, ekki ein tala; Fyrirhuguð er offramboð á neti samkvæmt þessu bandi.
Mælingarspávilla: MAPE and Beyond
Nokkrar mælikvarðar eru notaðar til að mæla gæði spár. MAPE (Mean Absolute Percentage Error) er meðalhlutfallsmunur á spá og raunveruleika; Það er auðvelt að túlka. Venjulega er 1 til 3 prósent MAPE talið gott fyrir skammtímaálagsspá á kerfisstigi; Á stigi einnar byggingar/fóðrara er þetta gildi náttúrulega hærra vegna þess að einn neytandi er breytilegri.
En MAPE eitt og sér getur verið villandi. Jafnvel þótt meðaltalið virðist lágt getur verið um kerfisbundið frávik að ræða á álagstímum og netið er mikilvægt strax þegar mest er. Þess vegna er nauðsynlegt að skoða villuna sérstaklega á klukkutíma fresti, dagtegund og sérstaklega á álagstímum. Að auki er stefna villunnar mikilvæg: viðvarandi vanmat (vanmat á eftirspurn) leiðir til ófullnægjandi framleiðsluáætlunar og skapar ójafnvægi.
Varúð: Það er ekki nóg að segja "MAPE er 2 prósent, frábært." Ef álagstíminn MAPE er 6 prósent og þú vanmetur stöðugt kvöldhámarkið, er jafnvægi á neti með því líkani í hættu. Líttu aldrei á meðaltalið öruggt án þess að skipta því niður eftir kerfi.
Þrjú Mini Cases: By the Numbers
Tilfelli 1 - Mistök að standast grunnlínu. Eitt lið smíðaði flókið líkan og fékk 2,8 prósent MAPE og var ánægður. Þá gaf hinn einfaldi „sami tími í síðustu viku + hitaleiðrétting“ 2,6 prósent. Hið flókna líkan gat ekki staðist grunninn; það var ekkert gildi í viðbótarflækjustiginu. Lærdómur: Byggðu alltaf einfaldan grunn fyrst.
Tilfelli 2 - Blindur blettur yfir höfuð. Líkan eins dreifingarfyrirtækis var gott með 2,1 prósent í heildar MAPE en spáði stöðugt um það um 7 prósent á hámarki loftkælingar á sumrin. Þetta skapaði óvænt álag og spennufall á nokkrum heitum dögum. Þegar „fjöldi heitra daga í röð“ (byggingarhitasöfnun) var bætt við hitaeiginleikann minnkaði hámarksskekkjan í 3 prósent.
Tilfelli 3 — Innihald leka. Líkan eins nemi stóð sig ótrúlega vel (0,4 prósent MAPE) í bakprófun. Rannsóknin sýndi að líkanið notaði raunverulegt hitastig spáðs tíma sem eigind; en í raun væri þetta bara veðurspá. Þegar búið var að laga lekann jókst MAPE í raunhæf 2,5 prósent. „Mjög góð“ niðurstaða er oft merki um villu.
Veik kvaðning / sterk kvaðning
Veik kvaðning:
Búðu til spálíkan með þessum hleðslugögnum.[gögn]
Öflug tilvitnun:
Þitt hlutverk: Sérfræðingur í spá um orkuþörf. Tilgangur: dagframundan (24 klst. framundan) klukkutímakerfisálagsspá.- Leggðu fyrst til einfalda grunnlínu (t.d. sama tíma í síðustu viku) og vísaðu til hennar.- Dragðu út lista yfir eiginleika; Fyrir ALLA eiginleika, "er spáin tiltæk strax?" merkja. Aðskilja þá sem eru í hættu á leka.- Framkvæma mat SÉR frá þjálfunartímabilinu, síðar.- Tilkynna MAPE almennt OG sérstaklega á álagstímum; Tilgreindu stefnu villunnar (lág/há). - Látum niðurstöðuna vera spábil, ekki eina tölu. Gagnaskema: [dálkar]
Öflug tilvitnun framfylgir grunninum, kemur í veg fyrir leka, staðfestir matið nákvæmlega og gerir óvissu sýnilega - skera út fjórar klassísku mistökin við slæma álagsspá.
Fjögur afritanleg sniðmát
1) Athugun á eiginleikum og leka:
Leggðu til lista yfir eiginleika fyrir eftirfarandi spávandamál: [vandamál]. Gefðu upp þrjár upplýsingar fyrir hvern eiginleika: (a) hvers vegna það hefur áhrif á álagið, (b) er spáin tiltæk strax, (c) er hætta á leka. Fjarlægðu leka af listanum þínum.
2) Að koma á fót grunnlíkani:
Leggðu til að minnsta kosti tvær einfaldar grunnlínur fyrir þessa álagsröð (t.d. sama tíma í gær, sama tíma í síðustu viku, hitaleiðrétt meðaltal). Skrifaðu rökin fyrir hverjum og einum. Háþróað líkan verður aðeins lagt til ef það stenst þessi grunnatriði á marktækan hátt.
3) Matsaðferð:
Settu upp matsáætlun fyrir þetta líkan: aðskilið þjálfunar-/prófunartímabil í tímaröð (enginn leki frá framtíð til fortíðar). Reiknaðu mælikvarða sérstaklega eftir almennum, dagstegundum og álagstímum. Tilkynntu kerfisbundinn þátt villunnar.
4) Óvissa og ákvarðanataka:
Settu fram spána með bili (efri/neðri band). Útskýrðu hvernig þetta bil verður bundið við netframboð og ákvörðun um tilboð á markaði. Svaraðu líka spurningunni um hver "versta atburðarásin" væri.
Spá Horizon Tafla
sjóndeildarhring
Lengd
Grunnnotkun
ráðandi þáttur
of stutt
Mínúta-stund
jafnvægi, stjórn
nýlegt álag
stutt
1-7 dagar
Einingaskuldbinding, markaður
Veður, tegund dags
miðlungs
Viku-ár
Viðhald, eldsneyti, samningur
árstíðarsveifla, hagkerfi
langur
ár
Fjárfesting, getu
Mannfjöldi, EV, varmadæla
Algeng mistök
- Sleppa einföldum grunni. Flókið líkan getur ekki talist dýrmætt án þess að sanna að það fari fram úr einföldum grunni.
- Gagnaleki. Að úthluta upplýsingum sem verða ekki tiltækar á þeim tíma sem spáð er framleiðir falska fullkomnun.
- Að treysta í blindni meðaltalinu. Ef álagstími og árstíðabundin umskipti eru ekki skoðuð sérstaklega er netið í hættu.
- Að gefa upp oddatölu. Spá án óvissusviðs er ófullnægjandi fyrir áætlanagerð um offramboð.
- Mat á þjálfunargögnum. Líkanið ætti alltaf að prófa á tímabili þar sem það sést ekki.
Í stuttu máli
Álagsspá er púls orkukerfisins; Aðferð þess og óvissa er mismunandi eftir sjóndeildarhringnum. Góð spá byrjar á góðum eiginleikum og krefst vandvirkni gegn leka. Gervigreind er öflugt hjálpartæki við gerð eiginleika, gerð líkana og mati; en einfalda grunnlínan er alltaf viðmiðunin, matið er gert á óséða tímabilinu og skekkjan er túlkuð út frá toppi/fyrirkomulagi, ekki meðaltali. Matið er ekki ein tala heldur ákveðið bil.
Umsóknarverkefni
Taktu farm eða neyslu röð. Settu fyrst upp einfalda grunnlínu handvirkt (t.d. "sama tíma í síðustu viku"). Biddu síðan gervigreindina um spááætlun með sniðmátunum „Eiginleika- og lekaskoðun“ og „matsreglur“. Spyrðu sjálfan þig um lekahættu hvers fyrirhugaðs eiginleika. Athugaðu að lokum hvort skekkjan í spánni á álagstímum sé frábrugðin meðalvillunni og skrifaðu niður niðurstöðu þína.
gátlisti
- [ ] Ég skýrði spásjóndeildarhringinn, upplausn og markmið
- [ ] Ég byggði einfaldan grunn og vísaði til hans
- [ ] Er hver eiginleiki "spáður samstundis?" Ég athugaði það fyrir leka.
- [ ] Ég gerði matið á blindu tímabili
- [ ] Ég skoðaði MAPE sérstaklega á almennum og álagstímum
- [ ] Ég athugaði kerfisbundna stefnu villunnar (lág/há)
- [ ] Ég lagði fram matið með margvíslegri óvissu og dómgreind