Xây dựng mô hình dự báo tình hình sử dụng điện năng tại công ty điện lực bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CHÂU CÔNG HUYỀN XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 Công trình đƣợc hoàn thành t ạ i ĐẠI HỌC ĐÀ N Ẵ NG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Bình Phản biện 1: PGS.TS. Võ Trung Hùng Phản biện 2: TS. Lê Xuân Việt Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận v ă n tốt nghi ệ p Thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 19 tháng 01 năm 2013. * Có th ể tìm hi ể u Luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà N ẵ ng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà N ẵ ng. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của Khoa học Công nghệ đặc biệt là ngành Viễn thông và Công nghệ Thông tin đã tác động to lớn đến mọi mặt của đời sống kinh tế xã hội. Việc ứng dụng Công nghệ thông tin vào hoạt động sản xuất kinh doanh nhằm nâng cao năng suất lao động đã đem lại lợi ích rất to lớn cho doanh nghiệp. Nhận thức được tầm quan trọng đó, Lãnh đạo ngành điện nói chung và Công ty Điện lực Bình Định nói riêng rất quan tâm đến vấn đề này. Chính nhờ sự quan tâm đó, hiện nay rất nhiều khâu quan trọng trong quy trình sản xuất kinh doanh đã được tin học hóa. Một trong những công việc quan trọng của Công ty để đảm bảo nguồn điện phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và sinh hoạt người dân đó là công tác quy hoạch và phát triển lưới điện. Để thực hiện công việc này điều cần thiết phải tính toán xác định sản lượng điện tiêu thụ tại một thời điểm trong tương lai. Tuy nhiên công việc này không dễ thực hiện bởi vì: Thứ nhất: Sản lượng điện tiêu thụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố biến động như: tình hình phát triển kinh tế, sự gia tăng dân số, thu nhập của người dân, thời tiết, trình độ quản lý và các yếu tố kỹ thuật, v.v… Thứ hai: Điện là một sản phẩm hàng hóa rất đặc biệt, nó là một sản phẩm vô hình và không thể để dành. Vì vậy, yêu cầu công việc dự báo phải chính xác nhằm mục tiêu giảm rủi ro trong đầu tư và đảm bảo nguồn điện phục vụ phát triển kinh tế - xã hội. 2 Chính vấn đề này đã làm cho lãnh đạo Công ty và những người làm công tác lập kế hoạch gặp rất nhiều khó khăn trong công tác quy hoạch lưới điện, vì hiện tại Công ty chưa có chương trình nào thuộc lĩnh vực dự báo. Để thực hiện dự báo, thông thường họ dựa vào năng lực và kinh nghiệm bản thân. Tuy nhiên, với cách làm này thì kết quả dự báo chắc chắn sẽ thiếu chính xác, nhất là khi tình hình kinh tế-xã hội có nhiều biến động. Trong tương lai, khi Chính phủ thực hiện lộ trình thị trường điện cạnh tranh, việc cung cấp điện không còn là lợi thế riêng của ngành điện thì vấn đề lập kế hoạch và quản lý đầu tư là cực kỳ quan trọng. Do vậy, vấn đề “dự báo nhu cầu điện năng” không chỉ là vấn đề sống còn mà đồng thời sẽ là lợi thế cạnh tranh của từng doanh nghiệp kinh doanh điện năng nói riêng. Thực tế cho thấy việc nghiên cứu về vấn đề dự báo nhu cầu sử dụng điện năng tại Việt Nam hiện nay mang tính cấp thiết và có ý nghĩa hết sức to lớn không chỉ cho từng doanh nghiệp kinh doanh điện năng mà còn cho ngành điện cả nước. Là một nhân viên làm công tác tin học của Công ty, tôi rất hiểu điều này và muốn giúp cho lãnh đạo có công cụ hỗ trợ hiệu quả về công tác dự báo, tôi đã nghiên cứu và quyết định chọn đề tài: “Xây dựng mô hình dự báo tình hình sử dụng điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định”. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Thanh Bình và quyết tâm hoàn thành đề tài chất lượng cao và đúng tiến độ, tôi tin rằng đề tài sẽ sớm được triển khai, ứng dụng để nâng cao chất lượng dự báo điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định. 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 Mục tiêu mà đề tài hướng tới là xây dựng và triển khai có hiệu quả mô hình dự báo tính hình sử dụng điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định, nhằm giúp lãnh đạo có công cụ hỗ trợ công việc dự báo. Để thực hiện mục đích ý tưởng đề ra cần nghiên cứu và tiến hành triển khai các nội dung như sau: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các phương pháp dự báo. - Tìm hiểu, phân tính hiện trạng tình hình phát triển kinh tế - xã hội và tình hình sử dụng điện năng tại Bình Định giai đoạn quá khứ từ năm 2000 đến năm 2011. - Tìm hiểu các mô hình và công cụ dự báo điện năng hiện có, trên cơ sở đó tiến hành phân tích đánh giá, lựa chọn mô hình dự báo điện năng phù hợp - Áp dụng cơ sở lý thuyết nền tảng để xây dựng và triển khai ứng dụng tại Công ty Điện lực Bình Định. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Từ những yêu cầu của đề tài ta xác định được đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau: Đối tượng nghiên cứu: - Các phương pháp dự báo điện năng. - Các mô hình dự báo. - Các công cụ hỗ trợ quá trình dự báo. - Các nhân tố ảnh hưởng đến nhu cầu tiêu thụ điện năng tại Bình Định. Phạm vi nghiên cứu: Dự báo tình hình sử dụng điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định với khoản dự báo ngắn và trung hạn. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 4 - Thu thập và phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài để xem xét, lựa chọn phương hướng giải quyết vấn đề. - Triển khai xây dựng chương trình ứng dụng. - Kiểm tra, thử nghiệm và đánh giá kết quả. 5. Bố cục của đề tài Luận văn được trình bày bao gồm các phần chính như sau: + Phần mở đầu + Chương 1: Cơ sở lý thuyết về dự báo nhu cầu điện năng. + Chương 2: Xây dựng mô hình dự báo tình hình sử dụng điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định. + Chương 3: Cài đặt và triển khai thử nghiệm hệ thống dự báo tình hình sử dụng điện năng tại Công ty Điện lực Bình Định. + Phần kết luận. 6. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu Dự báo là một công tác rất quan trọng trong nhiều ngành. Dự báo đặc biệt quan trọng với việc quản lý vĩ mô và kinh doanh. Với ngành điện thì dự báo có ý nghĩa đặc biệt bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến tình hình phát triển kinh tế-xã hội. Mỗi ngành cụ thể lại có các phương pháp và công cụ dự báo đặc thù khác nhau. Với đề tài dự báo nhu cầu điện năng hiện có khá nhiều tài liệu và các công trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực này. Trong quá trình hoàn thành luận văn, tôi đã tìm hiểu và sử dụng các nguồn tài liệu rất có giá trị sau đây: + Các tài liệu về dự báo điện năng đặc thù của ngành điện + Các phương pháp dự báo kinh tế có thể áp dụng để dự báo nhu cầu điện năng + Các đề tài, tạp chí nghiên cứu về dự báo nhu cầu điện năng 5 Ngoài ra, một số địa chỉ web thuộc lĩnh vực dự báo như http://isponre.gov.vn, http://binhdinh.gov.vn và các nguồn tài liệu nội bộ là những tài liệu quan trọng thể hiện một cách cụ thể, sinh động nhất nhu cầu tiêu thụ điện năng của tỉnh Bình Định. CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG 1.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1. Khái niệm dự báo 1.1.2. Ý nghĩa và tầm quan trọng của dự báo 1.1.3. Phân loại dự báo a. Căn cứ vào độ dài thời gian dự báo b. Dựa vào các phương pháp dự báo 1.1.4. Cơ sở của việc dự báo nhu cầu điện năng 1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG 1.2.1. Phƣơng phá p tí nh hệ số vƣợ t trƣớ c Phương pháp này cho thấy khuynh hướng phát triển của nhu cầu điện năng và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc . 1.2.2. Phƣơng pháp tính trực tiếp Nội dung của phương pháp này là xác định nhu cầu điện năng của năm dự báo dựa trên tổng sản lượng kinh tế của các ngành năm đó và suất tiêu hao điện năng đối với từng loại sản phẩm. 1.2.3. Phƣơng pháp tính so sánh đối chiếu Nội dung của phương pháp này là so sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước hoặc các vùng khác có điều kiện 6 tương tự. 1.2.4. Phƣơng pháp chuyên gia Phương pháp chuyên gia dựa trên cơ sở hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia giỏi về các lĩnh vực của các ngành để dự báo các chỉ tiêu kinh tế. 1.2.5. Phƣơng pháp ngoại suy chuỗi thời gian Phương pháp ngoại suy theo thời gian nghiên cứu sự diễn biến của nhu cầu điện năng trong một thời gian quá khứ tương đối ổn định, tìm ra quy luật nào đó rồi kéo dài quy luật ấy để dự báo cho tương lai. 1.2.6. Phƣơng pháp hồi quy tƣơng quan Thực chất của phương pháp này là nghiên cứu mối tương quan giữa các thành phần kinh tế nhằm phát hiện những quan hệ về mặt định lượng của các tham số trong nền kinh tế dựa vào các phương pháp thống kê toán học. 1.2.7. Phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu a. Khái niệm chung Thực chất của phương pháp bình phương tối thiểu là cần phải tìm các thông số như thế nào để tổng bình phương giá trị tính toán theo phương trình hồi quy và giá trị thực tế của nó là nhỏ nhất, nghĩa là: (1.25) b. Biể u thứ c toá n họ c để xá c đị nh hệ số củ a mô hì nh Giả thuyết rằng có hàm số liên tục: y= φ(x,a,b,c,…), cần xác định cá c hệ số a, b, c, … sao cho thỏa mã n điề u kiệ n: 2 1 ˆ ( ) min n ii i yy 2 1 [ ( , , , , .)] min n ii i y x a b c 7 Phương trình bậc nhất: y=ax +b Phương trình hà m bậ c 2: y= ax2 + bx +c Phương trình hà m mũ : y=ab x với a > 0 , b > 0 Dạng phương trình đa biến: 1.2.8. Phƣơng pháp san bằng hàm mũ Phương pháp dự báo bằng cách san bằng mũ sẽ tính toán hiệu chỉnh các hệ số của toán tử dự báo theo phương pháp truy chứng, các hệ số luôn được điều chỉnh từng năm cho thích hợp. Brown. R. G đã phân tích công thức truy chứng để xác định trung bình mũ như sau: [k] [k-1] [k] 1 ( ) ( ) (1 ) ( ) t t t s y s y s y (1.48) Như vậy xuất phát từ công thức truy chứng (1.48), tất cả các đạo hàm trong công thức (1.45) đều có thể nhận được theo phương trình. [1] [1] 1 [2] [1] [2] 1 [n] [n-1] [n] 1 ( ) (1 ) ( ) ( ) ( ) (1 ) ( ) ( ) ( ) (1 ) ( ) t t t t t t t t t s y y s y s y s y s y s y s y s y (1.49) Trong đó [k] () t sy là trung bình mũ bậc k tại thời điểm t. 1.2.9. Phƣơng pháp xác định toán tử dự báo tối ƣu Mỗi phương pháp dự báo có thể dùng một hoặc một số toán tử dự báo khác nhau. Vấn đề đặt ra là trong một tập các toán tử dự báo ấy, chúng ta cần tìm một tổ hợp toán tử dự báo tối ưu. Gọi là một tổ hợp các dự báo tức là đặt: 1 1 ˆˆ 1 k ii i k i i YY (1.63) 12 ˆ ˆ ˆ , , . k Y Y Y ˆ Y 1 1 2 2 m . a x i i i im i y a x a x e 8 ˆ Y được gọi là tối ưu nếu nó thõa mãn điều kiện (1.63) đồng thời nếu var đạt giá trị nhỏ nhất (trong đó ) 1.3. QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ BÁO 1.4. KẾT CHƢƠNG Hình 1.1. Quy trình thực hiện dự báo điện năng theo thời gian [10] ˆ e y Y Mục tiêu dự báo Biến cần dự báo Thời gian dự báo Thu thập số liệu Khảo sát số liệu Dự báo các giai đoạn quá khứ Đánh giá Dự báo các giai đoạn trong tương lai Kiểm tra độ chính xác dự báo Đánh giá Khảo sát dạng dữ liệu bảng các dữ liệu đã cập nhật Khảo sát lại dữ liệu quá khứ Không tốt Tốt Không tốt MÔ HÌNH DỰ BÁO THEO THỜI GIAN Chọn mô hình dự báo . MÔ HÌNH DỰ BÁO THEO THỜI GIAN Chọn mô hình dự báo 9 CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH ĐỊNH 2.1. TÌNH. THỐNG DỰ BÁO TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH ĐỊNH 3.1. MÔ TẢ ỨNG DỤNG 3.1.1. Hiện trạng công tác dự báo tại Công ty Điện lực Bình Định