Previsão de Consumos de Energia Eléctrica recorrendo a redes neuronais e a perfis de consumo. João Sousa

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1 Previsão de Consumos de Energia Eléctrica recorrendo a redes neuronais e a perfis de consumo João Sousa th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 1 // 21 19

2 Previsão de Consumos - Motivação - Perspectiva de operação e planeamento - Perspectiva económica Maior relevância com a liberalização do sector eléctrico th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 2 // 21 19

3 Perfis de consumo - Motivação - Garantir o acesso ao mercado a todos os consumidores de energia eléctrica - Evitar a instalação massiva de sistemas de telecontagem - Actualmente obrigatória para permitir o acerto de contas entre distribuidor(es) e comercializadores th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 3 // 21 19

4 Campanhas de monitorização de consumos de EE a consumidores de Baixa Tensão (selecção de janela temporal) Agregação aleatória de consumos Diagrama de carga agregado (uso de base de dados comercial) Desagregação de consumos por classes Uso de perfis de consumo Apuramento do consumo total numa base anual Diagrama de carga reconstruído th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 4 // 21 19

5 - Agregação de consumos Mar Jun Set Dez Mar Jun Set-05 P (kw) 16-Dez Mar th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 5 // 21 19

6 - Agregação de consumos P (kw) Out Out Out Out Out Out Out th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 6 // 21 19

7 - Perfis de consumo usados th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 7 // 21 19

8 - Perfis de consumo usados - P (p.u.) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 MON TUE WED THU FRI SAT SUN Special Low Voltage th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 8 // 21 19

9 - Perfis de consumo usados - P (p.u.) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 MON TUE WED THU FRI SAT SUN Normal Low Voltage - Profile A th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 9 // 21 19

10 - Perfis de consumo usados - P (p.u.) 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 MON TUE WED THU FRI SAT SUN Normal Low Voltage - Profile B th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 10 // 21 19

11 - Perfis de consumo usados - P (p.u.) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 MON TUE WED THU FRI SAT SUN Normal Low Voltage - Profile C th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 11 // 21 19

12 - Diagrama de carga reconstruído Out Out Out Out Out Out Out-05 P (kw) Normal Low Voltage - Class C Normal Low Voltage - Class A Normal Low Voltage - Class B Special Low Voltage th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 12 // 21 19

13 - Diagrama de carga reconstruído - Diagrama de carga real vs. reconstruído Ago Ago Ago Ago Ago Ago-05 P (kw) 21-Ago-05 Real Load Diagram Reconstructed Load Diagram th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 13 // 21 19

14 - Descrição dos modelos criados - Modelo I : Previsão dos 24 registos horários de potência activa do dia seguinte baseada em 72 entradas Load values for the 24 hours of the last day available (24 inputs day d-2) Load values for the 24 hours of the same weekday in the previous week (24 inputs day d-7) Model I 1 hidden layer with 7 neurons Transfer functions: Load values for the 24 hours of the same weekday two weeks before (24 inputs day d-14) Input Layer Hidden Layer Tansig Hidden Layer Output Layer Purelin Load values for the 24 hours of the day being predicted (24 outputs day d) th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 14 // 21 19

15 - Descrição dos modelos criados - - Modelo II : Previsão dos 24 registos horários de potência activa do dia seguinte baseada em 75 entradas th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 15 // 21 19

16 - Descrição dos modelos criados - - Modelo III : Previsão dos 24 registos horários de potência activa do dia seguinte baseada em 96 entradas, incorporando 24 registos horários do diagrama reconstruído relativo ao dia a prever th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 16 // 21 19

17 - Resultados - Dados de treino Dados de teste Medidas de Erro MAPE RMSE MAD Modelo I 5.60% 9.00% 5.60% Modelo II 4.94% 6.74% 4.96% Modelo III 4.26% 5.69% 4.09% Modelo I 7.09% 11.47% 7.25% Modelo II 5.54% 7.26% 5.83% Modelo III 4.96% 6.76% 5.08% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Normal Days Model I Model II Model III MAPE RMSE MAD th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 17 // 21 19

18 - Resultados - Dados de treino Dados de teste Medidas de Erro MAPE RMSE MAD Modelo I 5.60% 9.00% 5.60% Modelo II 4.94% 6.74% 4.96% Modelo III 4.26% 5.69% 4.09% Modelo I 7.09% 11.47% 7.25% Modelo II 5.54% 7.26% 5.83% Modelo III 4.96% 6.76% 5.08% 8% 35% 7% 30% 6% 25% 5% 20% 4% 15% 3% 2% 10% 1% 5% 0% 0% Special Normal Days Days Model I I Model II II Model III III MAPE MAPE RMSE RMSE MAD MAD th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 18 // 21 19

19 - Resultados - Efeito de dias especiais P (kw) Fev-05 6-Fev-05 7-Fev-05 8-Fev-05 9-Fev Fev Fev-05 Real Load Diagram Forecasted Load Diagram (Model I) Forecasted Load Diagram (Model II) Forecasted Load Diagram (Model III) th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 19 // 21 19

20 A metodologia revela vantagens em processos de previsão; A metodologia pode ser aplicada a casos reais, salvaguardada a existência de informação actualizada e detalhada sobre os consumidores; A classificação de consumidores deve vir a ser estabelecida por um método mais rigoroso; Para cada classe devem ser considerados distintos perfis de consumo th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 20 // 21 19

21 Perspectivas de trabalho futuro Análise detalhada das sensibilidades manifestadas pelas diferentes classes às variações meteorológicas; Aplicação de um modelo de previsão baseado em máquinas de suporte vectorial th de June Junho 2009 de 2009 IEEEJornadas PowerTech2009 do INESC - Bucharest Coimbra 21 // 21 19