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Type: Tese
Title: Previsão de carga elétrica em curto prazo utilizando combinação de estações meteorológicas
Author: Guilhermino Neto, Guilherme
First Advisor: Hippert, Henrique Steinherz
Referee Member: Borges, Carlos Cristiano Hasenclever
Referee Member: Rocha, Bernardo Martins
Referee Member: Oliveira, Fabrízzio Condé de
Resumo: Previsões de carga, em base horária, são necessárias para a operação diária de empresas da Cadeia de Suprimentos do Setor Elétrico (CSSE) e vários participantes envolvidos no mercado de energia. Como a oferta deve ocorrer idealmente de forma concomitante com a demanda, por conta da impossibilidade de se estocar eletricidade em grandes volumes, a má previsão leva ao desequilíbrio do sistema, causando desde o aumento do custo financeiro da operação devido a transações em cima da hora, até falhas em equipamentos. No atual contexto, muitas empresas da CSSE têm atualizado seus equipamentos para se tornarem smart grids. Com estas tecnologias, é possível monitorar a carga em diversos pontos do sistema, passando por áreas geograficamente diversas. Some-se isto ao fato de que aspectos climáticos estão entre aqueles que mais influenciam o consumo de energia elétrica, emerge um novo desafio: como selecionar e combinar dados das estações meteorológicas disponíveis, para prever a carga de um território específico? Neste trabalho, utilizamos uma heurística para ranquear as estações meteorológicas e propomos dois novos métodos de combinação, que levam em conta aspectos de ordem prática como fatores geográficos. Para sete conjunto de dados, correspondentes a zonas de carga do operador do estado de Nova Iorque, EUA, testamos os métodos propostos para compor as entradas de redes neurais artificiais. Também testamos a combinação pela média aritmética simples, como costuma se encontrar na literatura. Analisamos a sensibilidade das redes a ruídos nos dados exógenos e comparamos os resultados com os de benchmarks univariados de séries temporais, baseados apenas no histórico das cargas. Verificamos que, para a maioria das zonas de carga em que a combinação de duas ou mais estações se faz necessária para abarcar as características climáticas, os dois métodos de combinações propostos têm melhor desempenho, inclusive com sugestão de robustez a ruído nos dados exógenos. Também notamos que levar em conta características de ordem prática, como as geográficas, nos modelos de previsão, parece trazer benefícios. Além disso, os resultados mostram que há se atentar para a qualidade dos dados de fontes secundárias, visto que a partir de certo nível de ruído, passa a ser interessante trabalhar apenas com os dados de carga, para certos conjuntos de dados
Abstract: Hourly-based load forecasts are necessary for the daily scheduling of the Electric Power Supply Chain (EPSC), as for many players involved on the operation of energy markets. Because of the impossibility of storing large volumes of electricity, it is desirable for the supply to meet its demand on real time, which leads bad forecasts to unbalance the whole system, causing from raises on the financial costs of the operations to equipment failure. Lately, many companies in the EPSC are updating their technologies in order to become smart grids. With smart grid apparatuses, it is possible to use sensoring to monitor the load in multiple points of the system, crossing many distinct geographical areas. As the demanda of electrical energy is known to be weather-dependant, a new challenge emerges: how to select and combine data from many available weather stations in order to feed load forecasting models for a specific territory? On this work, we use an heuristics to rank weather stations and introduce two new methods for combining them, taking into account practical aspects such as geographical factors. For seven datasets, corresponding to load zones from the independente operator system of the state of New York, USA, we test the proposed methods to compose the inputs for neural networks. We also try a combination by the simple average, as it is frequent on the literature. We carry on a sensitivity analysis for the networks injecting noise to the exogenous data and compare the results to univariate time series benchmarks, which depend only on the historical load. We verify that, for most of the load zones for which the combination of two or more weather stations is necessary in order to consider its weather characteristics, the two introduced combination methods have the best median performance, and also appear to be robust to noise in exogenous data. We also note that forecasting models may benefit from taking into account practical order factors, such as geographical characteristics of the load zone, in the forecasting models. Besides, results show that it is important to be aware of the quality of secondary data, since from a certain noise level it may be of best practice to work only with load data, for some of the experimented datasets.
Keywords: Previsão de carga elétrica
Combinação de estações meteorológicas
Redes neurais
Load forecasting
Weather station combination
Neural networks
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
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Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2022/00006
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14036
Issue Date: 7-Feb-2022
Appears in Collections:Doutorado em Modelagem Computacional (Teses)



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