Dự báo phụ tải điện bằng mô hình chuỗi thời gian

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN TOÁN ỨNG DỤNG VÀ TIN HỌC PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN BẰNG MƠ HÌNH CHUỖI THỜI GIAN HÀ NỘI – 2019 Mục lục KHẢO SÁT HỆ THỐNG 1.1 Khảo sát trạng 1.2 Dữ liệu khảo sát PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 2.1 Biểu đồ phân cấp chức năng4 2.2 Biểu đồ luồng liệu5 2.2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh 2.2.2 Biểu đồ mức đỉnh 2.2.3 Biểu đồ mức đỉnh chức Xử lý liệu 2.2.4 Biểu đồ mức đỉnh chức Dự báo phụ tải 2.2.5 Biểu đồ mức đỉnh chức Báo cáo thống kê 2.3 Biểu đồ thực thể liên kết 2.3.1 Sơ đồ thực thể liên kết 2.3.2 Mô tả chi tiết thực thể liên kết THIẾT KẾ HỆ THỐNG 12 3.1 Ngôn ngữ viết chương trình 12 3.2 Giao diện chương trình 14 KHẢO SÁT HỆ THỐNG 1.1 Khảo sát trạng Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc Gia thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam giao nhiệm vụ quản lý, điều hành hệ thống điện Việt Nam đảm bảo đầy đủ điện phục vụ an ninh quốc gia, sinh hoạt, sản xuất cho nhân dân doanh nghiệp toàn quốc Với đặc thù nghành điện sản xuất phải tiêu dùng ngay, phạm vi lưới điện trải dài vùng miền Tổ quốc gần 120 nhà máy điện đủ loại hình (thủy điện, nhiệt điện than, nhiệt điện khí, dầu) Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc Gia có trách nhiệm vận hành hệ thống điện an toàn, hiệu hướng tới thị trường phát điện canh tranh theo thông tư 18/2010/TT-BCT Bộ Công thương ban hành Để hoàn thành tốt nhiệm vụ giao, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc Gia phải xây dựng kế hoạch vận hành hệ thống điện theo năm, tháng, tuần, ngày, Muốn có kế hoạch vận hành hệ thống điện tốt dự báo nhu cầu dùng điện (phụ tải) tất vùng miền toàn quốc đóng vai trị quan trọng để tối ưu hóa việc khai thác nhà máy điện toàn quốc, đặc biệt nhà máy thủy điện Nhu cầu đặc tả rõ qua toán dự báo phụ tải hệ thống điện phục vụ vận hành hệ thống điện thị trường điện Với nhu cầu đặt đó, dựa kiến thức thu trình học tập nghiên cứu, em lựa chọn đề tài xây dựng hệ hỗ trợ định “Xây dựng công cụ hỗ trợ dự báo, đánh giá nhu cầu phụ tải điện” để vận dụng trực tiếp kiến thức thu toán thực tiễn Dự báo phụ tải toán phổ biến lại phức tạp, tính diễn biến bất thường theo vùng, theo thời gian Khi vận hành hệ thống điện, dự đoán trước phụ tải điện cho tới, ngày tới, tuần tới, tháng tới, chí cho năm tới việc vận hành tồn hệ thống phát điện kinh tế Các phương pháp dự báo nói chung xây dựng dựa vào liệu quan sát, thu thập thực tế khứ hành vi, thói quen người dùng Tuỳ thuộc vào nhu cầu dự báo điều độ, ngắn hạn, trung hạn hay dài hạn mà xây dựng phương pháp dự báo khác Hiện nay, để đưa dự báo phụ tải cần nhiều thời gian với phương pháp làm thủ công thường dựa vào số phương pháp phương pháp chuyên gia, phương pháp ngoại suy, … với kinh nghiệm người quản lý, nhiện độ xác dự báo khơng cao Do nhu cầu cấp thiết cần đưa hệ thống dự báo phụ tải điện với độ xác tốt hơn, tốc độ nhanh hơn, giúp người quản lý sử dụng nơi đâu, vào thời gian 1.2 Dữ liệu khảo sát Dữ liệu sử dụng liệu phụ tải điện Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc Gia thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam Bộ liệu bao gồm liệu phụ tải điện toán quốc từ năm 2013 đến T3/2019 theo khung (Từ 1h đến 24h) Hình Dữ liệu phụ tải điện 12h đầu từ 1/1/2013 đến 20/1/2013 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 2.1.Biểu đồ phân cấp chức Dự báo phụ tải Xử lý liệu Dự báo phụ tải theo mô hình Chuỗi thời gian Báo cáo thống kê Tổng hợp liệu theo ngày Lựa chọn mơ hình Báo cáo nước Phân loại liệu theo khu vực Tìm tham số tối ưu cho mơ hình Báo cáo Miền Bắc Đưa dự báo Báo cáo Miền Trung Báo cáo Miền Nam Sai số dự báo Hình : Biểu đồ phân cấp chức 2.2.Biều đồ luồng liệu 2.2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh Hình : Biểu đồ mức ngữ cảnh 2.2.2 Biểu đồ mức đỉnh Hình : Biểu đồ mức đỉnh 2.2.3 Biểu đồ mức đỉnh chức Xử lý liệu Hình : Biểu đồ mức đỉnh chức Xử lý liệu 2.2.4 Biểu đồ mức đỉnh chức Dự báo phụ tải mơ hình Chuỗi thời gian ARIMAX Hình : Biểu đồ mức đỉnh chức Dự báo phụ tải 2.2.5 Biểu đồ mức đỉnh chức Báo cáo thống kê Hình : Biểu đồ mức đỉnh chức Báo cáo thống kê 2.3.Biểu đồ thực thể liên kết 2.3.1 Sơ đồ thực thể liên kết Hình : Sơ đồ thực thể liên kết 2.3.2 Mô tả chi tiết thực thể liên kết 2.3.2.1 LOAD_FULL TT Tên Kiểu liệu Mô tả Ghi date Date Time Ngày liệu Khóa Load Float Phụ tải điện nước Not null LoadMB Float Phụ tải điện Miền Bắc Not null LoadMT Float Phụ tải điện Miền Trung Not null LoadMN Float Phụ tải điện Miền Nam Not null Bảng Bảng phụ tải điện đầy đủ theo ngày 2.3.2.2 ERROR_PREDICT Kiểu TT Tên Area liệu Text(16) Error Float Mô tả Ghi Khu vực Khóa Phần trăm sai số dự báo Not null Bảng Bảng sai số dự báo phụ tải điện 2.3.2.3 LOAD_PREDICT TT Tên Kiểu liệu Mô tả Ghi date Date Time Ngày liệu Khóa Load Float Phụ tải điện nước Not null LoadMB Float Phụ tải điện Miền Bắc Not null LoadMT Float Phụ tải điện Miền Trung Not null LoadMN Float Phụ tải điện Miền Nam Not null Bảng Bảng dự báo phụ tải điện đầy đủ theo ngày 2.3.2.4 QuocGia, MienBac, MienTrung, MienNam 10 TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Tên Kiểu liệu Mô tả Ghi date Date Time Ngày liệu Khóa 1h Float Phụ tải điện từ 0-1h Not null 2h Float Phụ tải điện từ 1-2h Not null 3h Float Phụ tải điện từ 2-3h Not null 4h Float Phụ tải điện từ 3-4h Not null 5h Float Phụ tải điện từ 4-5h Not null 6h Float Phụ tải điện từ 5-6h Not null 7h Float Phụ tải điện từ 6-7h Not null 8h Float Phụ tải điện từ 7-8h Not null 9h Float Phụ tải điện từ 8-9h Not null 10h Float Phụ tải điện từ 9-10h Not null 11h Float Phụ tải điện từ 10-11h Not null 12h Float Phụ tải điện từ 11-12h Not null 13h Float Phụ tải điện từ 12-13h Not null 14h Float Phụ tải điện từ 13-14h Not null 15h Float Phụ tải điện từ 14-15h Not null 16h Float Phụ tải điện từ 15-16h Not null 17h Float Phụ tải điện từ 16-17h Not null 18h Float Phụ tải điện từ 17-18h Not null 19h Float Phụ tải điện từ 18-19h Not null 20h Float Phụ tải điện từ 19-20h Not null 21h Float Phụ tải điện từ 20-21h Not null 22h Float Phụ tải điện từ 21-22h Not null 23h Float Phụ tải điện từ 22-23h Not null 24h Float Phụ tải điện từ 23-24h Not null Bảng Bảng phụ tải điện theo khu vực ngày THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Ngơn ngữ viết chương trình 3.1.1 HTML HTML từ viết tắt cảu HyperText Markup Language ( Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản) dung mô tả cấu trúc trang Web tạo loại tài liệu xem trình duyệt 11 HTML tạo phát triển tổ chức W3C ( World Wide Web Consortium) Hiện nhiều phiên HTML HTML5 với nhiều tính ưu việt so với phiên cũ 3.1.2 CSS CSS (viết tắt Cascading Style Sheets) ngôn ngữ định dạng sử dụng để mơ tả trình bày trang Web, bao gồm màu sắc, cách bố trí phơng chữ CSS cho phép chúng hiển thị nội dung tương thích loại thiết bị có kích thước hình khác nhau, chẳng hạn hình lớn, hình nhỏ điện thoại hay máy tính CSS độc lập với HTML sử dụng với ngôn ngữ đánh dấu xây dựng dựa XML CSS tuân theo chuẩn chung W3C quy định 3.1.3 JavaScript JavaScript ngơn ngữ lập trình HTML WEB Nó nhẹ sử dụng phổ biến phần trang web, mà thi hành chúng cho phép Client-Side script tương tác với người sử dụng tạo trang web động Nó ngơn ngữ chương trình thông dịch với khả hướng đối tượng 12 JavaScript biết đến với tên Mocha, sau LiveScript, cơng ty Netscape đổi tên thành JavaScript, phổ biến tượng Java lúc JavaScript xuất lần đầu Netscape 2.0 năm 1995 với tên LiveScript Core đa ngôn ngữ nhúng vào Netscape, IE, trình duyệt khác 3.1.4 Python Python ngơn ngữ lập trình bậc cao cho mục đích lập trình đa năng, Guido van Rossum tạo lần đầu mắt vào năm 1991 Python thiết kế với ưu điểm mạnh dễ đọc, dễ học dễ nhớ Python ngơn ngữ có hình thức sáng sủa, cấu trúc rõ ràng Cấu trúc Python cho phép người sử dụng viết mã lệnh với số lần gõ phím tối thiểu Hiện nay, Python sử dụng cơng cụ chủ yếu cho phân tích xử lý liệu lĩnh vực Trí tuệ nhân tạo phát triển mạnh mẽ 3.2 Giao diện chương trình 13 Hình Giao diện website hệ thống dự báo phụ tải điện Hình 10 Dự báo phụ tải điện tháng 14 Hình 11 Giao diện sai số dự báo theo khu vực dự báo Hình 12 Biểu đồ thị phần phụ tải điện theo khu vực tháng 15 16 ... trình 13 Hình Giao diện website hệ thống dự báo phụ tải điện Hình 10 Dự báo phụ tải điện tháng 14 Hình 11 Giao diện sai số dự báo theo khu vực dự báo Hình 12 Biểu đồ thị phần phụ tải điện theo... THỐNG 2.1.Biểu đồ phân cấp chức Dự báo phụ tải Xử lý liệu Dự báo phụ tải theo mơ hình Chuỗi thời gian Báo cáo thống kê Tổng hợp liệu theo ngày Lựa chọn mô hình Báo cáo nước Phân loại liệu theo... 10h Float Phụ tải điện từ 9-10h Not null 11h Float Phụ tải điện từ 10-11h Not null 12h Float Phụ tải điện từ 11-12h Not null 13h Float Phụ tải điện từ 12-13h Not null 14h Float Phụ tải điện từ