چکیده:

پیش بینی بار کوتاه مدت، به صورت پیش بینی بار یک ساعت تا چند روز آینده تاثیر به سزایی بر امر بهره برداری سیستم های قدرت دارد. زیرا بسیاری از تدابیر مدیریت انرژی از قبیل تنظیم برنامه مقرون به صرفه  جهت استفاده از نیروگاه های موجود، برنامه ریزی خرید سوخت مورد نیاز نیروگاه ها، ورود و خروج واحدها، توسعه خطوط انتقال و ترانس شبکه فوق توزیع و همچنین میزان خاموشی ها در صورت کمبود، بر اساس این پیش بینی انجام می شود.

در این پروژه انواع مدلهای پیش بینی از جمله مدل سری زمانی، رگرسیون، مصرف نهائی و شبکه عصبی بررسی شده است. با توجه به اینکه پیش بینی بار متداول در شرکت توزیع مازندران با بهره گرفتن از روش های سنتی بوده است و از آنجایی که این روش قادر به پیش بینی دقیق بار روزهای آینده و روزهای خاص نبوده است، برای دستیابی به مدل مطلوب به بررسی روش فازی پرداخته شده است. در این راستا ابتدا به تشریح منطق فازی و روش پیاده سازی برنامه در محیط مطلب اشاره نموده و سپس با بهره گیری از اطلاعات سالهای گذشته و نمودار مصرف و لحاظ نمودن تاثیر عوامل محیطی، بار کوتاه مدت استان مازندران را پیش بینی شده است. استفاده از روش منطق فازی منجر به افزایش دقت و سرعت پیش بینی، رفع مشكل پیش بینی بار روزهای خاص، كاهش حجم بانك اطلاعاتی توام با افزایش قابلیت تاثیر عوامل مختلف گردیده است.

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

   عنوان                                                                                                             صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1) اهمیت پیش بینی بار سیستم های قدرت………………………………………………………………………………………….. .5

1-1-1) بررسی اهمیت پیش بینی باراز لحاظ فنی…………………………………………………………………………………….5

1-1-2) بررسی اهمیت پیش بینی باراز لحاظ اقتصادی……………………………………………………………………………..6

1-2) راهکارها……………………………………………………………………………………………………………………………………….8

1-3) پیش بینی بار ازدیدگاه دوره های زمانی…………………………………………………………………………………………..9

1-3-1) برنامه ریزی دراز مدت………………………………………………………………………………………………………………..9

1-3-2) برنامه ریزی میان مدت……………………………………………………………………………………………………………..10

1-3-3)  برنامه ریزی كوتاه مدت…………………………………………………………………………………………………………..10

1-3-4)  برنامه ریزی لحظه ای / چند دقیقه تا چند ساعت………………………………………………………………………10  

1-4)  عوامل موثر در پیش بینی بار الکتریکی…………………………………………………………………………………………11

1-4-1)  عوامل اقلیمی………………………………………………………………………………………………………………………….12

1-4-2)  عوامل اقتصادی………………………………………………………………………………………………………………………12

1-4-3)  تاثیر زمان بر بار مصرفی………………………………………………………………………………………………………….12

– جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………. …………………….12

 

فصل دوم: روش های مدل سازی

2-1) پیش بینی……………………………………………………………………………………………………………………………………16

    عنوان                                                                                                                صفحه

 

2-2) دقت پیش بینی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

2-3) معیار سنجش خطا در پیش

 بینی………………………………………………………………………………………………………. 17

2-4) روش های پیش بینی……………………………………………………………………………………………………17

2-4-1) روش سری زمانی……………………………………………………………………………………………………………………18

2-4-2) روش رگرسیون……………………………………………………………………………………………………………………. 26

2-4-3) پیش بینی باربا بهره گرفتن ازآمارهای مستقل………………………………………………………………………………27

 

2-4-4)روش مصرف نهایی

28

2-4-5) روش كاربری ارضی………………………………………………………………………………………………………………..29

2-4-6)  روش عصبی…………………………………………………………………………………………………………………………30

2-5) پیش بینی بارکوتاه مدت استان مازندران با بهره گرفتن از روش رگرسیون…………………………………………38

2-5-1) برازش مدل رگرسیون در محیط SAS …………………………………………………………………………………..38

2-5-2) تحلیل نتایج حاصل ازمدل رگرسیون………………………………………………………………………………………41

–  جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………….   44

 

 

فصل سوم: مدل سازی به روش فازی

3-1) ضرورت استفاده از سیستم خبره فازی جهت پیش بینی بار………………………………………………. ……47

3-2)  توابع عضویت………………………………………………………………………………………………………………… ……49

3-3) مراحل طراحی یک سیستم فازی………………………………………………………………………………….  ………52

عنوان                                                                                                                        صفحه

 

 

 

3-4) کاربرد نرم افزار MATLAB……………………………………………………………………………………… ………..55

3-4-1) ویرایشگر توابع عضویت (The Membership function editor)………………………………….. 59

3-4-2)  ویرایشگر قواعد (The Rule editor)……………………………………………………………………………..63

3-4-3)  نمایشگر قواعد( (The Rule viewer………………………………………………………………………………64

3-4-4) نمایشگر سطوح(The surface viewer)…………………………………………………………………………..65

 

فصل چهارم : طراحی مدل  فازی جهت پیش بینی بار کوتاه مدت استان مازندران

4-1) طراحی  مدل  فازی جهت پیش بینی بار کوتاه مدت……………………………………………………………..68

4-1-1)  مشخص کردن ورودی ها، خروجی ها و روش مورد استفاده برای غیر فازی کردن………………………….68

4-1-2) تعیین مجموعه های فازی و تابع عضویت برای ورودی ها و خروجی ها…………………………………………..70

4-1-3) شاخت قواعد با شناخت از مجموعه های فازی………………………………………………………...76

4-1-4) معتبرسازی و بازنگری قواعد………………………………………………………………………………………………………81

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………….88

پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………….89

 

مراجع……………………………………………………………………………………………………………….…………..92

 

1-1) اهمیت پیش بینی بار در سیستم های قدرت

صنعت برق از صنایع زیر بنائی یک كشور و ركنی بسیار مهم در رشد و پیشرفت جوامع امروزی محسوب می شود. با توجه به اینكه از یک طرف پروژه های صنعت برق نیاز به سرمایه گذاری كلان و زمان های طولانی دارد واز طرف دیگر با تكنولوژی موجود هنوز نمی توان ذخیره این انرژی را در ابعاد بزرگ امكان پذیر نمود. بنابراین برنامه ریزی تولید باید به گونه ای صورت گیرد كه پاسخگوی تقاضای انرژی الكتریكی باشد. بدین جهت پیش بینی بار به عنوان عاملی مهم در طرح توسعه و بهره برداری از سیستم های قدرت تلقی می شود و در واقع وسیله ای است كه به كمك آن می توان در جهت بهبود تصمیم گیری اقدام نمود. برآورد روند تخصیص منابع برای توسعه شبكه برق رسانی الزامی است.

در برنامه ریزی توسعه آینده یک سیستم قدرت برآورد بار از اهمیت زیادی برخوردار است و اساس و مبنای مطالعات برنامه ریزی را تشكیل می دهد میزان خطاهای پیش بینی بار دارای اهمیت خاص است.

مشكلات تصمیم گیری در این مورد موقعی بیشتر می شود كه با بودجه محدود و هدف حداقل كردن هزینه از یک طرف و فشار متخصصین ومهندسین بخش قدرت برای خرید تجهیزات پیشرفته وگران قیمت از طرف دیگر و نیز گسترش بی رویه در استفاده از انرژی الكتریكی مواجه شود. اگر میزان بار پیش بینی شده كمتر از بار واقعی باشد ضریب اطمینان و در نتیجه كیفیت خدمات كاهش می یابد واین امر ممكن است حتی به خاموش های اجباری بیانجامد. خود این مساله تا حدی كار مسئولین تجزیه وتحلیل قابلیت اطمینان سیستم را مشكل می سازد واز طرف دیگر اگر بار آینده پیش از مقدار مورد نیاز پیش بینی گردد سرمایه گذاری زیادی هدر شده وبه نیاز مالی منجر می گردد.

عدم امكان ذخیره سازی انرژی الكتریكی از یک طرف وهمچنین صرف هزینه های هنگفت اقتصادی جهت ایجاد نیروگاه های جدید از طرف دیگر سیاست های كلی تولید انرژی الكتریكی را به سمت وسوئی جدید در ارتباط با مدیریت انرژی الكتریكی سوق داده است. واقعیت اینست كه مصرف انرژی الكتریكی ثابت نبوده و همواره بصورت تابعی غیر خطی از پارامترهای مختلف زمانی،‌محیطی، اقتصادی و در نوسان می باشد. تغییرات مصرف بار الكتریكی شركت های تولید كننده برق را موظف كرده است در زمانبندیهای مختلف اطلاعات مورد نیاز را جهت مدیریت بهتر انرژی در سیستمهای قدرت پیش بینی كنند [9] و [13].

افزایش قابلیت اطمینان وكارائی در صنعت برق، كاهش هزینه ها وهزینه معاملات در صنعت برق، تامین
گزینه های بیشتری برای مصرف كنندگان و… به عنوان انگیزه های اقتصادی، اجتماعی، سیاسی مدیریت صنعت برق را به ناچار دچار تحول و دگرگونی كرد كه ازآن به عنوان تجدید ساختار صنعت برق نامبرده
می شود. در محیط سنتی، سیستمهای تولید، انتقال و توزیع انرژی الكتریكی به صورت انحصاری تحت كنترل دولت ویا یک نهاد انحصاری است كه وظیفه نظارت بر بازار انحصاری و حتی قیمتهای انحصاری را نیز دارا می باشد. در سیستمهای قدرت تجدید ساختار نشده، مصرف كننده ها شركت های توزیع منحصر به فرد بودند كه انرژی را به صورت عمده و بر حسب قواعد خاص از تولید كننده های انحصاری  دریافت می كردند. این مصرف كننده ها فقط تحت قیمت های از پیش تعیین شده توسط اپراتورسیستم انرژی خود را دریافت می كردند تولید كنندگان نیز فقط تحت قیمت هایی كه توسط اپراتور سیستم وتحت قرار دادها وتعرفه كمی سنتی مشخص می شد انرژی مورد نیاز شبكه قدرت را تولید می كردند. در این نوع اقتصاد تلفات شبكه بسیار زیاد وجود از اینرو هزینه های زیادی تلف می شد.

با شروع تجدید ساختار صنعت برق و ورود بازارهای رقابتی انرژی الكتریكی قسمت های تولید، انتقال و توزیع اكثرا به قسمت های خصوصی واگذار شدند.

هر چند كه در سطح انتقال این واگذاری به ندرت انجام گرفته است مصرف كنندگان در این نوع ساختار به سیستم انتقال دسترسی مستقیمی دارند و می توانند تولید كننده خود را نیز انتخاب كنند. بازارها از انحصار دولت خارج شده اند و بطور مستقل و همچنین هماهنگ با اپراتور مستقل بازار فعالیت می كنند.

در بخش توزیع نیز با فراهم كردن زمینه برای مشاركت بخش خصوصی و احداث نیروگاه توسط سرمایه گذاران داخلی و خارجی و همچنین واگذاری ظرفیت های نصب شده موجود و فراهم آوردن زمینه رقابت با افزایش تولید كنندگان سعی در جایگزین فضای رقابتی بجای شرایط انحصار گردیده كه در بسیاری از كشورها این امر موفقیت آمیز بوده است.