برآورد بار در شبکه های توزیع (بخش اول)
روشهاي پيش بيني بار
روشهاي پيش بيني بارالكتريكي، برحسب اين كه چه داده هايي مورد استفاده قرارمي گيرند به طوركلي به سه دسته شرح زير تقسيم مي شود.
- پيش بيني براساس برونیابی داده هاي موجود ازگذشته وحال بار( روشهاي مبتني برتعميم ) Generalization
- پيش بيني براساس مدل هاي اقتصادي و آماري ( روشهاي مبتني براقتصاد سنجي ) Econometric method
- پيش بيني براساس شناخت مصارف نهايي انرژي الكتريكي ( روشهاي مبتني برمصرف نهايي) Final consumption
درمورد روش تعميم با توجه به سوابق موجود از بار و روند رشد بار درگذشته و بااين فرض كه ، روند موجود درآينده نيز ادامه مي يابد پيش بيني صورت مي گيرد. دراين روش يك منحني مناسب به داده هاي گذشته برازش مي شود و با برونيابي(Extrapolation) اين منحني ، پيشبيني صورت مي گيرد اين روش درواقع ساده ترين روش پيشبيني است و به وروديهاي كمتري نياز دارد. همچنين برحسب اين كه چه داده اي ازبار( انرژي ياپيك ) مورد استفاده قرار مي گيرد وچه مدلي اين برازش منحني را انجام مي دهد روشهاي مختلفي پيش مي آيد. دراين روش جهت افزايش هرچه بيشتر دقت پيشبيني ، می توان مقدارتقاضا را توسط ضرايبي به پارامترهاي اقتصادي وآب وهوائي ارتباط داد.
درروش مبتني براقتصادسنجي سعي مي شودكه ارتباطي بين مصرف انرژي الكتريكي وپارامترهاي اقتصادي مانند رشدتوليد ناخالص ملي، رشدجمعيت، درآمد و…. برقرارشود وبا پيش بيني اين پارامترهاي اقتصادي كه نتيجه اي از برنامه هاي توسعه اقتصادي واجتماعي است بار مورد نياز پيشبيني گردد. دراين روش معمولاانرژي الكتريكي ازديد كلان مورد بررسي قرار مي گيرد وپيشبيني مي شود وانتخاب پارامترهاي مؤثر، مهمترين قسمت كاررا تشكيل مي دهد واين امرازاين مسئله ناشي مي شود كه شناخت مؤثرترين عوامل ازبين كليه عوامل مؤثردرمصرف انرژي الكتريكي نياز به آگاهي كامل ازخصوصيات اجتماعي، اقتصادي، فرهنگي وجغرافيايي محل دارد.
درمورد روش مبتني برمصارف نهايي شايد بتوان گفت كه دقيق ترين روشهاي پيشبيني است زيرا دراين روش تاكيد بيشتري روي نحوه مصرف نهايي انرژي مي شود. دراين روش با تعيين توان مصرفي توسط هرمصرف كننده نهايي مثل يخچال، سيستمهاي تهویه وغيره... با برآورد تعداد اين مصرف كننده ها درطول دوره مورد پيش بيني ميزان نهايي بار محاسبه مي گردد. باتوجه به رشد وگسترش روزافزون استفاده ازوسايل الكتريكي وهمچنين ورود وسايل جديد، برآورد تعداد ونوع وسايل جديد نيازبه جمع آوري اطلاعات زيادي دارد. ازديگر اطلاعات ورودي دراين بخش اطلاعات مربوط به برنامه ريزي هاي شهرسازي روند مصرف انرژي وساير برنامه هاي اقتصادي، اجتماعي مي باشد.
بااين اطلاعات تعيين محدوده منطقه موردنظر، دسته بندي انواع بار، تقسيم بندي كل منطقه به مناطق كوچكترتعيين چگالي باربراي هرمنطقه ودرنهايت تعيين باركل منطقه باتوجه به سطح وچگالي بارانجام مي گيرد.
انتخاب بهترين روش براي برآورد بار:
همانطوركه دربالا اشاره شد سه روش كلي براي برآورد بارالكتريكي مي توان تعريف كرد كه هركدام داراي دقت ونيازمند اطلاعات وجهت يك محدوده خاص از شبکه به كارمي روند.
انتخاب روش مناسب بايد براساس امكانات موجودشامل داده هاي بار، زمان لازم جهت برآورد افراد متخصص و دقت مورد نظرصورت گيرد. باصرف نظراز روش انتخاب شده نياز اصلي درهرروش سوابق بار واطلاعات مورد نياز ديگر درمورد آن منطقه مي باشد.
درشبكه توزيع برآورد باررا به دو هدف انجام مي شود درحالت اول، يك منطقه تحت بارمي باشد و شبكه برق با قدمتي چندساله آنجا احداث شده و درحال كاراست وما با برآورد بار چگونگي رشد بار درآينده را مورد بررسي قرار مي دهيم . درحالت دوم يك منطقه هنوز تحت بار نمي باشد وهدف ،طراحي واجراي اوليه شبکه مي باشد بنابراين دراين مورد هنوز مصرف كننده واقعي تعريف نشده بنابراين دربرآورد بار هيچ سابقه اي در مورد بار وجود ندارد.
درشكل اول با توجه به اطلاعات بار منطقه که شاید در شبکه توزیع تنها اطلاعات دقیق در دسترس باشد،بهترين روش استفاده از روش مبتني برتعميم است ودر شكل دوم برآورد ، كه هيچ اطلاعاتي ازگذشته بار در دست نمي باشد ، بهترين روش بكارگيري روشی نزدیک به روش مبتني برمصرف نهايي و ترکیب آن با طرح هاي موجود شهرسازي واطلاعات نوع بار است .
مدل سازي بار:
طبيعت منحني بار به گونه اي است كه ازيك مقداركم اما افزاينده شروع مي شود وبه يك سطح اشباع مي رسد به عبارت ديگرشكل كلي يك دوره بارهمانند يك منحني لجستيك يا S مي باشد. اين گونه منحني ها داراي سه پريود زماني هستند.
1- پريود اوليه كه درآن رشدكم است وبه تدريج افزايش مي يابد.
2- پريود مياني باروند رشد سريع
3- پريود نهايي كه درآن رشد كاهش مي يابد ودرنهايت به يك سطح اشباع مي رسد.
چنانچه داده هاي موجود ازبارمربوط به پريودهاي1و2 ازمنحني بارباشند و شخص پيش بيني كننده به سطح اشباع نهايي بار توجه نداشته باشد دراين صورت برونيابي مستقيم نتايج نامطلوبي درپي خواهد داشت.
همانطوركه گفته شد منحني رشد بارازيك منحني S شكل پيروي مي كند. بسته به نوع بارشيب منحني باردرمراحل مختلف آن متفاوت است. اين امرباعث مي شودكه استفاده ازيك مدل به تنهايي براي برونیابي داده هاي تمامي بارها منجر به افزايش خطا درمقاديرخروجي گردد. لذا برحسب رفتارگذشته باربايد مدلي را يافت كه حداكثرتطابق را داشته باشد. براي ارزيابي ميزان تطابق داده ها بامدل انتخاب شده مي توان ازتست R استفاده كرد كه درواقع بيان كننده انحراف ازميانگين براي داده هاي واقعي به انحراف از ميانگين براي داده هاي حاصل ازمدل و به شكل زيراست:
هرچه مقدارفوق به يك نزديك ترباشد نشان دهنده تطابق بيشتر مدل با داده هاي باراست.
دررابطه بالا
y متوسط و ميانگين بار
y(t) مقدار واقعي بار
y´(t) بارالكتريكي پيش بيني شده مي باشد.
روش مبتني برتعميم
همانطوركه قبلاً اشاره شد دراين روش ازاطلاعات گذشته بااستفاده شده، مقدارباردرآينده پيش بيني مي گردد. به اين ترتيب كه ابتدا يك منحني به سوابق باربرازش داده مي شود و بااستفاده ازاطلاعات موجودضرايب منحني مفروض محاسبه مي گردد آنگاه با برونيابي منحني فوق براي سالهاي آتي،پيش بيني صورت مي گيرد. اين خلاصه اي ازروش تعميم مي باشد كه درادامه به صورت دقيق مورد بررسي قرارمي گيرد.
روشهاي مختلف مبتني برتعميم
بسته به اينكه چه اطلاعاتي از سابقه بار برونيابي مي گردد موارد مختلفي پيش مي آيد كه هريك داراي خصوصيات خاص خود هستند. برخي از معمول ترين اين روشها به صورت زيرمي باشد:
- برونيابي پيك ساليانه
- روش بهبوديافته بردينابي پيك ساليانه
- روش انرژي وضريب بار
برونيابي پيك ساليانه: دراين روش ازپيك بارساليانه به عنوان اطلاعات ورودي سابقه باراستفاده مي شود. اين روش درواقع ساده ترين راه براي پيش بيني مي باشد. دراين روش مي توان ازتاثير آب وهوا به دليل شرايط يكسان جوي كه درزمان حداكثرتقاضاي ساليانه وجوددارد صرفنظر كرد. تاثيرشرايط اقتصادي روي حداكثرتقاضاي ساليانه هنگام برازش منحني مسيرمي تواند اعمال شود. ميزان اطمينان اين روش به دليل محدود بودن اطلاعات زياد نيست واطلاعات 20سال گذشته باركه نسبتاً يك دوره طولاني به حساب مي آيد تنها20 نقطه براي برازش منحني مسيرفراهم مي آورد كه اين تعداد نقاط براي تخمين انحراف معيارمطمئن كافي نيست. ازطرف ديگرافزايش اطلاعات حتي اگرموجودباشد عملي نيست زيرامشخصه طبيعي كه پيك بارساليانه را مي سازد با زمان تغييرمي كند. به عنوان مثال درمناطقي كه باربه مرورزمان به شرايط آب وهوايي حساس مي شود انحراف معيار پيك ساليانه بايك دهه قبل ازآن كاملاً متفاوت خواهدبود به اين دليل، افزايش اطلاعات گذشته ممكن است موجب دقت كمتري درپيش بيني شود وانحراف معياررا بدتركند.
روش بهبوديافته برونیابي پيك ساليانه: دراين روش به جاي استفاده ازيك نمونه باردرسال از6 روزنمونه كه بلقوه مي توانند روزهاي پيك ساليانه( يافصلي ) باشند انتخاب شوند مشاهده مي گردد كه شرايط حاكم براين روزها كاملاً مشابه است. ازنقطه نظرآماري اين بدان معني است كه6 مقدارمشاهده شده تقاضا ممكن است درگروههاي مشابه باحداكثر پيك ساليانه قرارگيرند وتعداد داده هاي بار6 برابر شود كه اين اولين مزيت روش بهبوديافته است يعني استفاده ازاطلاعات بيشتربدون نيازبه افزايش اطلاعات بارتعداد اين نمونه ها را مي توان بيشترهم انتخاب كردولي معمولاً بيشتراز10 تا12 نمونه بكارنمي رود. دراين روش ازيك دوره10تا12 سال اطلاعات استفاده مي شود ودرنظرگرفتن مدت زمان بيشتري براي اطلاعات باعث كاهش دقت درنتيجه خواهدبود.
روش انرژي وضريب بار: دراين روش برونیابي ، اطلاعات ورودي را؛خروجي هاي كنتورها كه اندازه گيري دقيقتروبااطمينان بيشتري دارند تشكيل مي دهند وباكمك ضريب بارسالانه مي توان آنرابه پيك بارسالانه تبديل كرد. باتوجه به اينكه انرژي درواقع انتگرال بارلحظه اي دريك مدت زمان نسبتاً طولاني است(8760 ساعت درسال ) لذا نويز پذيري آن نسبت به پيك تقاضا كه يك مقدارلحظه اي است بسياركمتراست واندازه گيري وتخمين آن باتوجه به وجود مداوم دستگاههاي اندازه گيري بااطمينان بيشتري امكان پذيراست مزيت اصلي اين روش درهنگامي مي باشد كه داده هاي پيك باربه واسطه وقوع حوادث گوناگون ويا عدم وجودظرفيت لازم براي پاسخگويي به كل تقاضا اعتبار خود را ازدست بدهند.
درروش برونيابي ازمدل هاي متفاوتي استفاده مي شود كه معمول ترين آنها روش سري زماني ودگرسيون مي باشد كه درزيردرمورد آنها توضيح داده مي شود.
+ نوشته شده توسط وحیدی و احمدی در جمعه بیست و ششم اسفند 1384 و ساعت
13:48 |
