Fitimet:
- Aftësia për të shpjeguar ndryshimet në parashikimin afatshkurtër, afatmesëm dhe afatgjatë të ngarkesës dhe fushat e përdorimit të tyre në sistemin energjetik
- Aftësia për të kryer inxhinierinë e veçorive, përzgjedhjen e modelit dhe vlerësimin e parashikimit me inteligjencë artificiale
- Aftësia për të matur gabimin e parashikimit me metrika të tilla si MAPE dhe për ta lidhur atë me arsyeshmërinë inxhinierike dhe nevojën për tepricë
Magazinimi i energjisë elektrike është një mall i shtrenjtë dhe i kufizuar; Prandaj, një rrjet duhet të dijë paraprakisht se sa dhe kur do të duan konsumatorët e energjisë elektrike. Parashikimi i ngarkesës është detyra e parashikimit të kërkesës së ardhshme për energji elektrike dhe është një nga analizat më themelore të sistemit energjetik. Termocentralet programohen sipas këtij parashikimi, vendimet për blerjen dhe shitjen në treg merren në përputhje me rrethanat dhe në përputhje me rrethanat planifikohen investimet në rrjet. Në këtë njësi do të mësojmë llojet e parashikimit të ngarkesës, mënyrën e krijimit dhe vlerësimit të tij me inteligjencën artificiale dhe pasojat inxhinierike të gabimit të parashikimit. Le të sqarojmë termin: ngarkesa është fuqia elektrike (kW/MW) e konsumuar në një moment të caktuar; Kurba e ngarkesës është rrjedha e kësaj fuqie me kalimin e kohës.
Horizontet e parashikimit: afatshkurtra, afatmesme, afatgjata
Parashikimi i ngarkesës shërben për qëllime të ndryshme dhe kërkon metoda të ndryshme në varësi të asaj se sa larg shikoni.
Afat shumë të shkurtër dhe të shkurtër (minuta deri në disa ditë). Përdoret për balancimin e rrjetit, angazhimin e njësisë (cila fabrikë do të funksionojë) dhe ofertat e tregut. Këtu, moti, lloji i ditës (dita e javës/fundi) dhe konsumi i fundit janë përcaktuesit më të fortë. Saktësia është kritike sepse gabimi shkakton kosto të drejtpërdrejta të çekuilibrit.
Afatmesëm (javë deri në një vit). Përdoret për planifikimin e mirëmbajtjes, furnizimin me karburant dhe kontratat sezonale. Në plan të parë dalin sezonaliteti dhe tendencat ekonomike.
Afatgjatë (vjet). Përdoret për investime në rrjet dhe termocentral dhe planifikim të kapaciteteve. Faktorët strukturorë si popullsia, rritja ekonomike, prevalenca e automjeteve elektrike dhe pompës së nxehtësisë janë vendimtare. Këtu pasiguria është natyrisht e madhe dhe përdoret qasja e skenarit.
Këshillë: Mos zgjidhni një model pa sqaruar horizontin e parashikimit. Një model që parashikon të nesërmen dhe një model që parashikon 2035 kërkojnë inpute krejtësisht të ndryshme dhe menaxhim të ndryshëm të pasigurisë.
Faktorët që përcaktojnë ngarkesën dhe inxhinierinë e veçorive
Të dhënat që i japim një modeli të mësimit të makinës quhen veçori. Parashikimi i mirë i ngarkesës fillon me zgjedhjen e veçorive të mira. Faktorët kryesorë që përcaktojnë ngarkesën:
- Kalendari: Koha, lloji i ditës, fundjava, festa publike, sezoni. Ngarkesa ndjek ritmin e sjelljes njerëzore; Bën kodra në mëngjes dhe në mbrëmje.
- Ajri: Temperatura është faktori më i fortë (ngarkesa ftohëse dhe ngrohëse), e ndjekur nga lagështia, rrezatimi dhe era. Marrëdhënia temperaturë-ngarkesë është përgjithësisht në formë U: ngarkesa rritet si në kushte shumë të nxehta ashtu edhe në kushte shumë të ftohta.
- Ngarkesa e kaluar: Konsumi një orë, një ditë dhe një javë më parë (veçoritë e vonesës) është paralajmëruesi më i fortë i së ardhmes së afërt.
- Ngjarjet speciale: Ngjarje të mëdha sportive, pushime të gjata, tronditje ekonomike.
Inteligjenca artificiale është shumë e dobishme për të gjeneruar këto atribute dhe për të zbuluar se cilat prej tyre janë efektive. Por kini kujdes nga një kurth: atribuimi i informacionit që nuk do të jetë i disponueshëm në momentin e parashikimit (për shembull, temperatura aktuale e kohës që do të parashikohet, ndërsa ne do të kemi vetëm parashikimin e motit) krijon rrjedhje të të dhënave dhe e bën modelin në thelb të padobishëm.
Hap pas hapi: Vlerësimi i ngarkesës me inteligjencë artificiale
Hapi 1 - Përcaktoni problemin. Sqarohen horizonti (nesër ose vitin e ardhshëm), rezolucioni (për orë) dhe objektivi (ngarkesa totale e sistemit ose furnizuesi i vetëm).
Hapi 2 - Përgatitni të dhënat. Krijohet një seri kohore e pastër me disiplinën në njësinë e mëparshme; Shtohen të dhënat e motit dhe kalendarit.
Hapi 3 - Gjeneroni atribute. Janë krijuar orari, ngarkesa e vonuar dhe atributet e motit. Rrjedhja kontrollohet: a është çdo veçori e disponueshme në kohën e parashikimit?
Hapi 4 - Zgjidhni dhe trajnoni modelin. Një bazë e thjeshtë (p.sh. "në të njëjtën kohë javën e kaluar") është gjithmonë hapi i parë; Modelet e avancuara janë të vlefshme vetëm në masën që e kalojnë këtë bazë. AI është e dobishme në gjenerimin e kodit të modelit dhe linjës së funksionit.
Hapi 5 - Vlerësoni. Modeli testohet gjatë një periudhe kohe që nuk e sheh (një periudhë e ardhshme); Asnjëherë nuk vlerësohet në të dhënat e trajnimit. Metrikat ndahen sipas orës dhe regjimit.
Hapi 6 - Raportoni pasigurinë. Është dhënë një diapazon (banda parashikimi), jo një numër i vetëm; Teprica e rrjetit është planifikuar sipas këtij brezi.
Gabimi i parashikimit të matjes: MAPE dhe përtej
Për të matur cilësinë e parashikimit përdoren disa metrika. MAPE (Mean Absolute Percentage Error) është diferenca mesatare në përqindje ndërmjet parashikimit dhe realitetit; Është e lehtë për t'u interpretuar. Në mënyrë tipike, 1 deri në 3 përqind MAPE konsiderohet e mirë për parashikimin afatshkurtër të ngarkesës në nivel sistemi; Në nivelin e një ndërtese/ushqyese të vetme, kjo vlerë është natyrisht më e lartë sepse konsumatori i vetëm është më i ndryshueshëm.
Por vetëm MAPE mund të jetë mashtruese. Edhe nëse mesatarja duket e ulët, mund të ketë devijime sistematike gjatë orëve të pikut dhe rrjeti është kritik pikërisht në kulmin. Prandaj, është e nevojshme të ekzaminohet gabimi veçmas në bazë orare, në bazë të llojit të ditës dhe veçanërisht në momentet e pikut. Për më tepër, drejtimi i gabimit është i rëndësishëm: nënvlerësimi i vazhdueshëm (nënvlerësimi i kërkesës) çon në një plan joadekuat të prodhimit dhe krijon çekuilibër.
Kujdes: Nuk mjafton të thuash "MAPE është 2 për qind, shkëlqyeshëm". Nëse ora e pikut MAPE është 6 për qind dhe vazhdimisht e nënvlerësoni pikun e mbrëmjes, balancimi i rrjetit me atë model rrezikohet. Asnjëherë mos e konsideroni të sigurt metrikën mesatare pa e ndarë atë sipas regjimit.
Tre Mini Rastet: Nga Numrat
Rasti 1 - Dështimi për të kaluar vijën bazë. Një ekip ndërtoi një model kompleks dhe mori një MAPE 2.8 përqind dhe ishin të kënaqur. Më pas, baza e thjeshtë "e njëjta kohë javën e kaluar + korrigjimi i temperaturës" dha 2.6 për qind. Modeli kompleks nuk mund të kalonte themelin; nuk kishte asnjë vlerë në kompleksitetin shtesë. Mësimi: gjithmonë ndërtoni fillimisht themelin e thjeshtë.
Rasti 2 - Pika e verbër sipër kokës. Modeli i një kompanie shpërndarëse ishte i mirë me 2.1 për qind në MAPE të përgjithshme, por vazhdimisht e parashikoi atë me 7 për qind gjatë pikut të ajrit të kondicionuar në mbrëmjen e verës. Kjo krijoi ngarkesë të papritur dhe rënie të tensionit në disa ditë të nxehta. Kur "numri i ditëve të nxehta të njëpasnjëshme" (akumulimi i nxehtësisë së ndërtesës) iu shtua atributit të temperaturës, gabimi i pikut u ul në 3 përqind.
Rasti 3 - Përmbajtja e rrjedhjes. Modeli i një praktikanti rezultoi jashtëzakonisht mirë (0.4 përqind MAPE) në testimin prapa. Hetimi tregoi se modeli përdori temperaturën aktuale të kohës së parashikuar si atribut; ndërsa në realitet do të ishte vetëm një parashikim i motit. Pasi u rregullua rrjedhja, MAPE u rrit në 2.5 përqind realiste. Një rezultat "shumë i mirë" është shpesh një shenjë gabimi.
Prompt i dobët / Prompt i fortë
Njoftim i dobët:
Ndërtoni një model parashikimi me këto të dhëna ngarkese.[të dhënat]
Njoftim i fuqishëm:
Roli juaj: Ekspert i parashikimit të kërkesës për energji. Qëllimi: parashikimi i ngarkesës së sistemit për orë të ditës përpara (24 orë përpara).- Së pari propozoni një bazë të thjeshtë (p.sh. në të njëjtën kohë javën e kaluar) dhe referojuni asaj.- Ekstraktoni një listë atributesh; Për ÇDO atribut, "a është parashikimi i disponueshëm menjëherë?" shenjë. Ndani ata në rrezik rrjedhjeje.- Kryeni vlerësimin VEÇ nga periudha e trajnimit, në një periudhë të mëvonshme.- Raportoni MAPE në përgjithësi DHE veçmas gjatë orëve të pikut; Specifikoni drejtimin e gabimit (i ulët/i lartë). - Le të jetë rezultati një interval parashikimi, jo një numër i vetëm. Skema e të dhënave: [kolona]
Prompti i fuqishëm forcon themelin, parandalon rrjedhjet, vendos vlerësimin me saktësi dhe e bën të dukshme pasigurinë - duke hequr katër gabimet klasike të parashikimit të dobët të ngarkesës.
Katër modele të kopjueshme
1) Kontrolli i atributeve dhe rrjedhjeve:
Propozoni një listë karakteristikash për problemin e mëposhtëm të parashikimit: [problem]. Për çdo atribut, jepni tre pjesë informacioni: (a) pse ndikon në ngarkesë, (b) është parashikimi i disponueshëm në çast, (c) a ekziston rreziku i rrjedhjes. Hiqni ato që rrjedhin nga lista juaj.
2) Krijimi i një modeli bazë:
Sugjeroni të paktën dy vija të thjeshta bazë për këtë seri ngarkese (p.sh. në të njëjtën kohë dje, në të njëjtën kohë javën e kaluar, mesatare e korrigjuar nga temperatura). Shkruani arsyetimin për secilën. Një model i avancuar do të propozohet vetëm nëse i kalon në mënyrë kuptimplote këto baza.
3) Protokolli i vlerësimit:
Vendosni një plan vlerësimi për këtë model: periudha të veçanta trajnimi/testimi sipas rendit kohor (pa rrjedhje nga e ardhmja në të kaluarën). Llogaritni matjet veçmas sipas të përgjithshme, llojit të ditës dhe bazës së orës së pikut. Raportoni aspektin sistematik të gabimit.
4) Pasiguria dhe vendimmarrja:
Paraqisni parashikimin me një diapazon (shiriti i sipërm/poshtëm). Shpjegoni se si ky interval do të lidhet me tepricën e rrjetit dhe vendimin për ofertën e tregut. Gjithashtu përgjigjuni pyetjes se cili do të ishte "skenari më i keq".
Tabela e horizontit të parashikimit
horizont
Kohëzgjatja
Përdorimi bazë
faktor dominues
shumë i shkurtër
Minut-orë
balancimi, kontrolli
ngarkesa e fundit
i shkurtër
1-7 ditë
Angazhimi i njësisë, tregu
Moti, lloji i ditës
e mesme
Javë-vit
Mirëmbajtje, karburant, kontratë
sezonaliteti, ekonomia
gjatë
vjet
Investim, kapacitet
Popullsia, EV, pompë nxehtësie
Gabimet e zakonshme
- Duke anashkaluar themelin e thjeshtë. Një model kompleks nuk mund të konsiderohet i vlefshëm pa vërtetuar se ai tejkalon themelin e thjeshtë.
- Rrjedhje e të dhënave. Atribuimi i informacionit që nuk do të jetë i disponueshëm në kohën e parashikimit prodhon përsosmëri të rreme.
- Duke i besuar verbërisht metrikës mesatare. Nëse orët e pikut dhe tranzicionet sezonale nuk shqyrtohen veçmas, rrjeti është në rrezik.
- Dhënia e një numri tek. Parashikimi pa brez pasigurie është i paplotë për planifikimin e tepricës.
- Vlerësimi i të dhënave të trajnimit. Modeli duhet të testohet gjithmonë në një periudhë ku nuk është i dukshëm.
Në përmbledhje
Parashikimi i ngarkesës është pulsi i sistemit energjetik; Metoda dhe pasiguria e tij ndryshojnë në varësi të horizontit. Parashikimi i mirë fillon me atribute të mira dhe kërkon përpikmëri kundër rrjedhjeve. Inteligjenca artificiale është një ndihmë e fuqishme në gjenerimin e veçorive, ndërtimin e modeleve dhe vlerësimin; por baza e thjeshtë është gjithmonë referenca, vlerësimi bëhet në periudhën e paparë dhe gabimi interpretohet mbi bazën kulmore/regjim, jo mbi mesataren. Vlerësimi nuk është një numër i vetëm, por një diapazon i vendosur.
Detyra e aplikimit
Merrni një seri ngarkese ose konsumi. Fillimisht vendosni manualisht një bazë të thjeshtë (p.sh. "në të njëjtën kohë javën e kaluar"). Më pas kërkoni nga AI një plan parashikimi me shabllonet "Kontrolli i atributeve dhe rrjedhjeve" dhe "Protokolli i Vlerësimit". Pyesni veten për rrezikun e rrjedhjes së secilit atribut të sugjeruar. Së fundi, kontrolloni nëse gabimi i parashikimit në orët e pikut ndryshon nga gabimi mesatar dhe shkruani gjetjen tuaj.
listë kontrolli
- [ ] Sqarova horizontin e parashikimit, zgjidhjen dhe objektivin
- [ ] Ndërtova një themel të thjeshtë dhe iu referova
- [ ] A çdo atribut "parashikohet në çast?" E kontrollova për rrjedhje.
- [ ] Vlerësimin e bëra në një periudhë të verbër
- [ ] Kam ekzaminuar MAPE veçmas mbi bazën e përgjithshme dhe të orës së pikut
- [ ] Kontrollova drejtimin sistematik të gabimit (i ulët/i lartë)
- [ ] Unë e paraqita vlerësimin me një sërë pasigurie dhe gjykimi