B. Giới thiệu phần mềm bỏo được ỏp dụng trong đề tài
B.1. Phần mềm Simple E(version 2004)
Simple E (hay là hệ thống mụ phỏng kinh tế lượng đơn giản) được xõy dựng bởi
viện kinh tế năng lượng Nhật Bản nhằm hỗ trợ giải quyết cỏc vấn đề về phõn tớch và dự
bỏo cỏc mụ hỡnh kinh tế lượng trờn cơ sở số liệu thu thập được và cỏc mụ hỡnh mẫu giả định. Quỏ trỡnh phõn tớch hồi quy và mụ phỏng dự bỏo được tự động hoỏ tới mức tối đa
cú thể được. Phần mềm Simple E đó được thiết kế hoàn toàn tương thớch với trang
bảng tớnh của Microsoft Excel 2000-2003.
Simple E đó được thiết kế với việc sử dụng cỏc phương phỏp ước lượng khỏc nhau như là bỡnh phương cực tiểu (OLS), tự hồi quy, và phương phỏp ước lượng phi
tuyến. Hệ thống cỏc phương trỡnh cú thể bao gồm cỏc phương trỡnh hồi quy và cỏc
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
vào một dũng của trang bảng tớnh. Mỗi một năm hoặc mỗi một kịch bản của biến được
gỏn vào một cột của trang bảng tớnh. Do đú số phương trỡnh và kớch thước mẫu của số
liệu phụ thuộc vào giới hạn của số dũng và số cột của trang bảng tớnh đối với Microsoft
Excel 2000-2003.
2.4. Những khỏi niệm cơ bản của Simple E
Một file ỏp dụng Simple E là một file Excel. File này gồm 3 trang bảng tớnh
(sheet), đú là bảng số liệu (data), bảng mụ hỡnh (model), bảng mụ phỏng (simulation). Simple E khụng thể thực hiện (chạy) nếu thiếu cỏc bảng này.
Hỡnh 2.1. Sơ đồ chu trỡnh thực hiện tớnh toỏn bằng phần mềm Simple E
2. Mô hình N h ậ p m ô h ìn h 1. Số liệu V à o s ố li ệ
u Kiểm tra số liệu
4. ước lượng mô hình
5. Sai số mô hình
6. Các hệ số của mô hình
Cá giá trị ước lượng
của mô hình hồi quy
Các hệ số hồi quy
tính được
Các sai số hồi quy (Chênh lệch giữa thực tế và mô hình ước lượng) 7. Mô phỏng - Thực tế 8. Simple.E dự trữ Bảng tính cho các thông tin khác Phần thực tế trong quá khứ của các kết quả mô phỏng Xử lý mô hình 3. Mô phỏng K ế t q u ả m ô p h ỏ n g Các bảng tính ẩn trong nô hình
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
Từ khõu vào số liệu đến mụ phỏng dự bỏo được thực hiện bởi ba quỏ trỡnh: 1)Kiểm tra mụ hỡnh,
2)Phõn tớch và xử lý mụ hỡnh, 3)Mụ phỏng dự bỏo.
Đú là lược đồ chớnh được tự động hoỏ bởi Simple E. Sơ đồ dưới đõy chỉ ra những
khỏi niệm cơ bản và mối quan hệ giữa cỏc quỏ trỡnh này và ba trang bảng tớnh này.
a. Trỡnh tự thực hiện chớnh (main flows) của Simple E
+ Kiểm tra (Check).
i) Kiểm tra điều chỉnh mó tờn trong mỗi mụ hỡnh. ii) Kiểm tra và thử vựng mẫu cho mỗi mụ hỡnh.
iii) Những biến nội sinh và ngoại sinh được chọn từ mỗi mụ hỡnh. + Phõn tớch (Solve).
Cỏc giỏ trị của biến nội sinh (biến phụ thuộc) trong vựng mẫu sẽ được nghiờn cứu
và tớnh toỏn. Cỏc kết quả sẽ được chuyển vào trang bảng tớnh mụ phỏng. Đối với mụ
hỡnh hồi quy, phương trỡnh hồi quy sẽ được ước lượng cựng với cỏc giỏ trị thống kờ
tương ứng với cỏc hệ số hồi quy được xỏc định.
Cỏc giỏ trị thống kờ này sẽ được trỡnh bày trong cột “Tổng kết mụ hỡnh” của trang
bảng tớnh mụ hỡnh.
+ Mụ phỏng (Simulation).
Trỡnh tự này tiếp tục thực hiện trong trang bảng tớnh mụ phỏng. Nú tớnh toỏn biến
nội sinh (biến phụ thuộc) của mỗi mụ hỡnh trờn cơ sở cỏc giỏ trị giả định trong tương
lai của biến ngoại sinh (biến độc lập). Đối với cỏc mụ hỡnh hồi quy, cỏc hệ số của cỏc
biến độc lập đó ước lượng trong trang bảng tớnh mụ hỡnh sẽ được sử dụng ở đõy cho
mục đớch mụ phỏng dự bỏo.
b. Cỏc hoạt động cơ bản của Simple E
+ Tạo cỏc trang bảng tớnh cho một ỏp dụng của Simple E.
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
Thờm vào một file Excel mới. Thờm vào một file Excel hiện cú.
(Chi tiết cho việc tạo này cú thể xem trong tài liệu Simple E. V2004 – Introductory Manual by IEEJ (Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản).
+ Nhập số liệu.
Việc nhập số liệu được thực hiện trong trang bảng tớnh số liệu (Data sheet). Giỏ
trị của số liờu, ký hiệu tờn biến của số liệu và số hiệu năm tương ứng là ba thành phần cơ bản được chuẩn bị cho mục đớch phõn tớch và dự bỏo.
+ Nhập mụ hỡnh.
Bảng tớnh mụ hỡnh: Bảng tớnh mụ hỡnh phục vụ việc tạo mụ hỡnh. Bảng tớnh này bao gồm (1) vựng tự do, (2) vựng xỏc định mụ hỡnh, và (3) vựng phõn tớch và kết quả của mụ hỡnh.
Xỏc định mụ hỡnh: Người sử dụng cú thểxỏc định hai loại phương trỡnh như là
mụ hỡnh trong Simple E. Loại thứ nhất là mụ hỡnh hồi quy. Loại thứ hai là phương
trỡnh được định nghĩa trực tiếp bằng biểu thức. Núi một cỏch hỡnh thức, mụ hỡnh thứ i của mỗi một dũng của bảng tớnh mụ hỡnh sẽ là:
Phương trỡnh hồi quy bội
Y = 0 + 2X2 + 3X3 +…….+ JXJ +
Simple E được thiết kế tối đa là 16 biến độc lập, nhưng mỗi biến độc lập Xk cú thể lại là hàm của cỏc biến số khỏc, hoặc là
Phương tỡnh dạng định nghĩa trực tiếp
Yi = g(V1, V2, , Y1, Y2,,)
(Chi tiết cho việc lập mụ hỡnh này cú thể xem trong tài liệu Simple E. V2004 – Introductory Manual cuả Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản).
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
a. “$OLS” dạng này cú cả hai biến “Y” và “X”(X1, X2,,,), Simple E phõn tớch hồi quy trờn cơ sở phương phỏp bỡnh phương cực tiểu (OLS). Đồng thời giỏ trị của
biến “Y” trong phõn tớch hồi quy được gỏn vào bảng tớnh mụ phỏng.
b. “=” hoặc “$EQ”. Đõy là dạng phương trỡnh trực tiếp: Biến “Y” được định
nghĩa trực tiếp bởi cụng thức theo “X”. Simple E gỏn giỏ trị của biến “Y” vào bảng tớnh mụ phỏng.
c. “$DL”. Đõy là dạng Log hoỏ hai vế. Simple E phõn tớch hồi quy sau phộp biến đổi Log hoỏ tất cả cỏc biến trờn cả hai vế.
d. “$SSL”. Đõy là dạng bỏn Log hoỏ. Simple E phõn tớch hồi quy sau phộp biến đổi Log hoỏ chỉ đối với biến trờn phớa “Y”.
e. “$NC”. Đõy là dạng phi hằng số tự do. Trong dạng này, hệ số của hằng số tự
do sẽ bị buộc bằng 0.
f. “$LT” – Phộp biến đổi Logistic: Simple E phõn tớch hồi quy sau phộp biến đổi
Y thành Log(Y/(1-Y)).
g. “$PT” – Phộp biến đổi xỏc suất tin cậy: Simple E phõn tớch hồi quy sau phộp biến đổi Y thành NORMSINV(Y). Với xỏc suất Y, hàm Excel NORMSINV(Y) trả giỏ
trị ngược của phõn bố tớch luỹ chuẩn chuẩn hoỏ.
h. “$GS” – Thăm dũ lưới. Simple E phõn tớch mụ hỡnh tự tương quan một bước trờn cơ sở phương phỏp thăm dũ lưới.
i. “$IV” - phương phỏp biến cụng cụ: Lựa chọn $IV cần phải thực hiện ngay sau khi xỏc định biến cụng cụ. Simple E phõn tớch hồi bằng cỏch sử dụng phương phỏp
bỡnh phương nhỏ nhất hai bước.
j. “$CA” - Điều chỉnh hằng số: Hằng số tự do trong phương trỡnh hồi quy sẽ được điều chỉnh sao cho cuối cựng biến phụ thuộc của mẫu trựng khớt với giỏ trị ước lượng. (Việc điều chỉnh này được thực hiện chỉ đối với kết quả trong bảng mụ phỏng.)
k. “$TG” – Khuynh hướng tăng trưởng: Dự bỏo mụ phỏng sẽ được ỏp dụng
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
“$TL” - Khuynh hướng tuyến tớnh: Dự bỏo mụ phỏng sẽ được ỏp dụng
linear trend (hàm mẫu tăng trưởng tuyến tớnh trong Excel).
l. “$SR” – Vựng mẫu bị ràng buộc: Simple E bỏ qua số liệu thực tế và điền vào cỏc ụ này giỏ trị của phương trỡnh hồi quy ước lượng.
m.“$SF” – Mụ phỏng bởi cụng thức: Kết quả mụ phỏng được cho bởi cụng thức.
n. “$SV” - Mụ phỏng bởi giỏ trị: Kết quả mụ phỏng được cho bởi giỏ trị.
o. “#URT” Thử Unit Root: Dickey-Fuller (DF) & Augmented Dickey-Fuller. (ADF- trễ từ bước 1 dến bước thứ 4).
p. “#HET” Thử đa cộng tuyến: Godfrey Koenker, Breusch Pagan and White
2.6. Cỏc biến số trong phần mềm Simple E
Simple E tạo cỏc biến trễ và cỏc biến định tớnh như là cỏc biến độc lập. Người sử
dụng khụng yờu cầu phải chuẩn bị những biến đặc biệt này trong bảng tớnh số liệu.
2.7. Phõn tớch mụ hỡnh trong phần mềm Simple E
a. Đối với cỏc mụ hỡnh hồi quy
Tất cả cỏc mụ hỡnh hồi quy trong trang bảng tớnh mụ hỡnh cú thể được phõn tớch
bởi chương trỡnh “Solve”, chương trỡnh này được thiết kế trong Simple E. Cỏc kết quả
phõn tớch hồi quy sẽ được chuyển vào cỏc cột tổng kết mụ hỡnh và phương trỡnh mụ hỡnh trong trang bảng tớnh mụ hỡnh. Phõn tớch hồi quy bao gồm cỏc thống kờ như:
1)Loại ước lượng (vớ dụ “LS”)
2)Hệ số xỏc định hồi quy bội (R-Square)
3)Hệ số xỏc định hồi quy bội điều chỉnh (Adjusted R-Square) 4)Cỏc thống kờ Durbin - Watson
5)Hệ số tương quan dóy Rho () 6)Thống kờ F
7)Độ tự do và 5% p-giỏ trị của hệ số xỏc định R, F và Rho 8)Gớa trị t (hay tỷ số t) của mỗi hệ số hồi quy
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
10) SDV (Độ lệch chuẩn phần dư)
11) Tiờu chuẩn thụng tin Akaike
12) Tiờu chuẩn kiểm định phõn bố chuẩn Jarque-Bera 13) Hệ số tương quan giữa Y và XS.
14) Tương quan giữa XS
15) Vựng mẫu và cỏc phộp thử từng phần (Căn bậc 2 của sai số tương đối bỡnh
phương trung bỡnh, sai số tương đối trung bỡnh, sai số tuyệt đối trung bỡnh).
b. Đối với cỏc phương trỡnh định nghĩa
Thủ tục Solve tớnh toỏn phương trỡnh nhận được trong vựng mẫu và gắn kết quả
vào trang bảng tớnh mụ phỏng.
2.8. Mụ phỏng và dự bỏo trong phần mềm simple E
a. Bắt đầu mụ phỏng
Để thực hiện mụ phỏng dự bỏo trong tương lai với “chõn trời” xỏc định, cỏc mốc tương lai cần phải đặt như là “số hiệu năm” trong trang bảng tớnh số liệu.
Mụ phỏng sử dụng cỏc kết quả của quỏ trỡnh phõn tớch mụ hỡnh(Solve). Cỏc kết
quả này sẽ được gỏn vào trang bảng tớnh mụ phỏng. Toàn bộ cỏc biến ngoại (biến độc
lập) được sắp xếp ngay sau dũng cuối cựng của biến nội (biến phụ thuộc).
Simple E giả định một mặt cỏc giỏ trị tương lai của cỏc biến độc lập cú khuynh hướng hoặc là tuyến tớnh hoặc là tăng trưởng, mặt khỏc trong cỏc trường hợp cú định hướng rừ ràng thỡ cỏc giỏ trị giả định tương lai của cỏc biến độc lập sẽ đưa vào bằng
cỏc số liệu cụ thể trong trang bảng tớnh số liệu.
b. Tớnh phự hợp của mụ hỡnh
Để so sỏnh giỏ trị thực tế quỏ khứ và giỏ trị quỏ khứ mụ phỏng (ước lượng bởi mụ
hỡnh), giỏ trị thực tế trong thời kỳ quỏ khứ cần phải được thay thế bởi giỏ trị ước lượng
cuả phương trỡnh mụ hỡnh và lưu lại. Nhờ việc lưu lại trờn Simple E tớnh toỏn 3 loại sai
số thường được sử dụng như sau:
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
(%)
Sai số tương đối trung bỡnh:
(%)
Sai số tuyệt đối trung bỡnh:
(%)
Trong đú:
Yts = Gớa trị mụ phỏng tại thời kỳ t
Yta = Gớa trị thực tế tại thời kỳ t
T = Số thời kỳ trong quỏ khứ
Cú ba phương phỏp để kiểm định tớnh phự hợp của mụ hỡnh đú là:
Tổng hợp phộp thử từng phần: Tổng hợp phộp thử từng phần sẽ được tự động tớnh
toỏn trong khi thực hiện quỏ trỡnh phõn tớch hồi quy (Solve). Việc tớnh toỏn này được
thực hiện một cỏch mặc nhiờn cho mỗi một biến trong trang bảng tớnh mụ hỡnh đối với
mỗi giai đoạn mẫu tương ứng. Trong phộp thử từng phần này, việc ước lượng mụ hỡnh
được giới hạn chỉ đối với biến phụ thuộc của mụ hỡnh ứng với thời kỳ mẫu đó cho, cũn tất cả cỏc biến độc lập nhận giỏ trị thực tế quỏ khứ.
Thao tỏc tay đối với cỏc biến độc lập: Gớơi thiệu chi tiết cỏch kiểm định tớnh phự hợp của mụ hỡnh bằng cỏc thao tỏc này (cú thể xem trong tài liệu Simple E V2004 – Introductory Manual cuả Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản).
2 1 1 100 s a T t t a t t Y Y R T Y 1 1 100 s a T t t a t t Y Y M T Y 1 1 100 T s a t t t T a t t ABS Y Y A Y
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
Tổng hợp phộp thử cuối cựng cho tất cả cỏc biến: Phộp thử cuối cựng được thực
hiện chỉ bởi thao tỏc bằng tay.
Sau khi tớnh toỏn, phụng chữ của giai đoạn thử trong “TIME” chuyển sang chữ
nghiờng. Cỏc loại sai số trỡnh bày ở trờn sẽ được tớnh toỏn và được gỏn vào cỏc cột tổng
hợp của tất cả cỏc biến nội (biến phụ thuộc). Kết quả cú thể kiểm tra bằng đồ thị (cỏch
kiểm tra này cú thể xem chi tiết trong tài liệu Simple E V2004 – Introductory Manual cuả Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản).
C. Áp dụng cỏc phần mềm cho dự bỏo nhu cầu phụ tải điện
C.1. Áp dụng phần mềm Simple E cho dự bỏo nhu cầu phụ tải điện 2.9. Cỏc bước tiến hành dự bỏo nhu cầu điện năng 2.9. Cỏc bước tiến hành dự bỏo nhu cầu điện năng
Xõy dựng bộ số liệu (database) trong quỏ khứ (khoảng từ 15-20 năm) bao gồm số
liệu về tiờu thụ điện năng tổng và phõn chia theo cỏc ngành, số liệu về phỏt triển kinh
tế (GDP, GDP theo cỏc ngành, chỉ số giỏ tiờu dựng CPI, tỉ lệ lạm phỏt), dõn số, giỏ điện, giỏ dầu, giỏ than..
Trờn cơ sở bộ số liệu đó thu thập được, xõy dựng hàm hồi quy phõn tớch mối quan
hệ giữa tiờu thụ điện năng của từng ngành và toàn quốc với cỏc biến chớnh như GDP,
dõn số, số hộ, tỉ lệ điện khớ hoỏ, giỏ điện. Đối với mỗi cỏch tiếp cận dự bỏo khỏc nhau
sẽ cú cỏc hàm hồi quy khỏc nhau. Tuỳ theo kịch bản lựa chọn khỏc nhau cú cỏc biến số khỏc nhau. Trong đề tài này đề xuất cú 3 cỏch tiếp cận.
Dựa trờn cỏc giả thiết về cỏc kịch bản phỏt triển kinh tế trong tương lai ( tốc độ tăng trưởng GDP, tốc độ tăng dõn số, những giả thiết về kịch bản giỏ điện...) và cỏc hàm số hồi quy đó xõy dựng được cú thể tớnh toỏn kết quả dự bỏo nhu cầu điện năng trong tương lai.
Về cỏch lựa chọn cỏc hàm hồi quy: Sau khi lựa chọn sơ bộ cỏc dạng hàm hồi quy,
tiến hành thử nghiệm và lựa chọn hai dạng hàm hồi quy được ỏp dựng trong đề tài này là dạng Grid Sreach và Double Log.
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng
Dưới dạng tổng quỏt hàm cầu điện năng của từng thành phần, theo lý thuyết kinh tế chung, sẽ cú dạng như sau:
+ Tiờu thụđiện của ngành cụng nghiệp (ĐNCN).
ĐNCN = f(GDPCN, GDPCNnăm trước, ĐNCN năm trước, giỏ điện) + Tiờu thụđiện của ngành nụng nghiệp (ĐNNN).
ĐNNN = f(GDPNN, GDPNN năm trước, ĐNNN năm trước, giỏ điện) + Tiờu thụđiện của ngành thương mại - dịch vụ(ĐNTM).
ĐNTM = f(GDPTM, GDP TM năm trước, Đ.năng TM năm trước, giỏ điện) + Tiờu thụđiện năng cho dõn dụng (ĐNDD).
ĐNDD = f(GDP/ K/hàng, K/hàng, giỏ điện) K/hàng = Dõn số/số hộìTỉ lệĐKH
+ Tiờu thụđiện năng cho ngành khỏc (ĐNK). ĐNK = f(GDP/dõn số, giỏ điện)
+ Tổng điện thương phẩm.
Điện TP = tổng Điện năng của 5 ngành + Điện sản xuất. Điện SX = Điện TP/(1 - Tỉ lệ TT/100) + Hệ số phụ tải. Hệ sốPT = f(Đ.năng CN, Đ.năng DD) + Cụng suất max của hệ thống. Pmax= (Điện SX/8.76)/(Hsố PT/100)
2.11 Ký hiệu cỏc biến cụ thể sử dụng trong phần mềm Simple E
Để ỏp dụng được phần mềm Simple E trong phõn tớch và dự bỏo nhu cầu điện
năng theo từng sector, cần phải định nghĩa cỏc biến trong Data sheet, cỏc biến cú thể được ký hiệu khỏc nhau tựy thuộc vào số biến và tờn biến người sử dụng đưa vào.
Luận văn cao học Dự bỏo nhu cầu điện năng