Прогнозирование и управление электропотреблением сообщества микросетей с применением искусственного интеллекта

Автор: Сташкевич Елена Владимировна, Айзенберг Наталья Ильинична, Илюхин Илья Геннадьевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электроэнергетика

Статья в выпуске: 2 т.22, 2022 года.

Бесплатный доступ

Современная электроэнергетика характеризуется резко возросшим потреблением электроэнергии за последние десятилетия. Объясняется это рядом причин: технологических, социальных, экономических и др. Поэтому прогнозирование потребления электроэнергии имеет важное значение для множества процессов, включая планирование работы генерирующего оборудования, управление и оптимизацию режимов работы энергетических систем, а также является значимым аспектом в работе промышленных предприятий, так как отклонения для них грозят штрафами. В связи с этим одной из актуальных задач на рынке электроэнергии сегодня является прогнозирование электропотребления на определенный срок. В статье представлено описание модели микросети со встроенным блоком прогнозирования электропотребления и интеллектуального управления нагрузкой одновременно несколькими объектами, в том числе имеющими распределенную генерацию. Решение принимается на сутки вперед, формируя стратегию профиля генерации и управления электроприемниками. Такой тайминг диктуется информацией, имеющейся у интеллектуальной системы: прогноз спроса и цены на электроэнергию централизованной энергосистемы на каждый час следующих суток. Описаны особенности переключения в пиковое время на дополнительные источники электроэнергии, распределение по микросетям. Прогноз реализован с помощью модели Хольта - Винтерса из библиотеки statsmodels (Python 3). Модель использует идеи экспоненциального сглаживания, но является более сложной и может применяться к рядам, содержащим тенденцию и сезонность. Обученная модель прогнозирует с точностью 95,21 %.

Еще

Управление спросом, микросеть, искусственный интеллект, прогнозирование электропотребления, распределенная генерация

Короткий адрес: https://sciup.org/147238147

IDR: 147238147   |   DOI: 10.14529/power220202

Список литературы Прогнозирование и управление электропотреблением сообщества микросетей с применением искусственного интеллекта

  • Ellabban O., Abu-Rub H., Blaabjerg F. Renewable Energy Resources: Current Status, Future Prospects and Their Enabling Technology // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 39. P. 748-764. DOI: 10.1016/j.rser.2014.07.113
  • Olivares D.E. Trends in Microgrid Control // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. Vol. 5, no. 4. P. 1905-1919. DOI: 10.1109/tsg.2013.2295514
  • Возобновляемые источники энергии: Теоретические основы, технологии, технические характеристики, экономика / отв. ред. З.А. Стычинский, Н.И. Воропай. Магдебург: Отто-фон-Герике Университет, 2010. 211 с.
  • Smart Grid Technologies / J. Wang, A.Q. Huang, W. Sung et al. // IEEE Industrial Electronics Magazine. 2009. Vol. 3, no. 2. P. 16-23. DOI: 10.1109/MIE.2009.932583
  • Smart Grid Concept for Unified National Electrical Network of Russia / Yu.I. Morzhin, Yu.G. Shakaryan, Yu.N. Kucherov et al. // Preprints of proceedings of IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe 2011. Manchester, GB: IEEE, The University of Manchester, 2011. Panel session 5D. P. 1-5.
  • Mohsen F.N., Amin M.S., Hashim H. Application of Smart Power Grid in Developing Countries // IEEE 7th International Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO). 2013. DOI: 10.1109/PEOCO.2013.6564586
  • Buchholz B.M., Styczynski Z.A. Smart Grids - Fundamentals and Technologies in Electricity Networks. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. 396 p.
  • Aizenberg N., Stashkevich E., Ilyukhin I. A Microgrid Model with an Integrated Forecasting and Intelligent Load Management Module // Proceedings - 2021 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2021. 2021. P. 486-491. DOI: 10.1109/RusAutoCon52004.2021.9537373
  • Nguyen H.K., Song J.B., Han Z. Demand Side Management to Reduce Peak-to-Average Ratio Using Game Theory in Smart Grid // 2012 Proceedings IEEE INFOCOM Workshops. 2012. P. 91-96. DOI: 10.1109/infcomw.2012.6193526
  • A Mathematical Programming Formulation for Optimal Load Shifting of Electricity Demand for the Smart Grid / R.L. Hu, R. Skorupski, R. Entriken, Y. Ye // IEEE Transactions on Big Data. 2020. Vol. 6, no. 4, P. 638-651. DOI: 10.1109/tbdata.2016.2639528
  • Design and Implementation of Cloud Analytics-Assisted Smart Power Meters Considering Advanced Artificial Intelligence as Edge Analytics in Demand-Side Management for Smart Homes / Y.-Y. Chen, Y.-H. Lin, C.-C. Kung et al. // Sensors. 2019. Vol. 19, no. 9. P. 2047. DOI: 10.3390/s19092047
  • Demand-Side Management in the Smart Grid: Information Processing for the Power Switch / M. Alizadeh, X. Li, Z. Wang et al. // IEEE Signal Processing Magazine. 2012. Vol. 29 (5). P. 55-67. DOI: 10.1109/msp.2012.2192951
  • Momoh J.A. Smart Grid Design for Efficient and Flexible Power Networks Operation and Control // 2009 IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition. March 2009. P. 1-8. DOI: 10.1109/psce.2009.4840074
  • Suslov K., Gerasimov D., Solodusha S. Smart Grid: Algorithms for Control of Active-Adaptive Network Components // 2015 IEEE Eindhoven PowerTec. June 2015. P. 1-6. DOI: 10.1109/ptc.2015.7232462
  • Solodusha S., Suslov K., Gerasimov D. Applicability of Volterra Integral Polynomials in the Control Systems of Electric Power Facilities // 2016 International Conference Stability and Oscillations of Nonlinear Control Systems (Pyatnitskiy's Conference). June 2016. P. 1-4. DOI: 10.1109/stab.2016.7541227
  • Методы прогнозирования электропотребления в распределительных сетях (обзор) / А.М. Абдурахманов, М.В. Володин, Е.Ю. Зыбин и др. // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2016. Т. 3, № 1. С. 3-23.
  • Прогнозирование электропотребления предприятия с применением искусственных нейронных сетей / С.А. Кассем, А.Х.А. Ибрагим, А.М. Хасан, А.Г. Логачева // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2021. Т. 7, № 1 (25). С. 177-193. DOI: 10.21684/2411-7978-2021-7-1-177-193
  • Морозова Н.С. Подходы к прогнозированию электропотребления энергосистем // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6, № 3. С. 61-67. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-61-67
  • Манусов В.З., Бирюков Е.В. Краткосрочное прогнозирование электрической нагрузки на основе нечеткой нейронной сети и ее сравнение с другими методами // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309, № 6. С. 153-158.
  • Application of Residual Modification Approach in Seasonal ARIMA for Electricity Demand Forecasting: A Case Study of China / Y. Wang, J. Wang, G. Zhao, Y. Dong // Energy Policy. 2012. Vol. 48. P. 284-294. DOI: 10.1016/j.enpol.2012.05.026
  • Pedersen L., Stang J., Ulseth R. Load Prediction Method for Heat and Electricity Demand in Buildings for the Purpose of Planning for Mixed Energy Distribution Systems // Energy and Buildings. 2008. Vol. 40 (7). P. 1124-1134. DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.10.014
  • Reiss P.C., White M.W. Household Electricity Demand, Revisited // The Review of Economic Studies. 2005. Vol. 72, no. 3. P. 853-883. DOI: 10.1111/0034-6527.00354
  • Aizenberg N., Stashkevich E., Voropai N. Forming Rate Options for Various Types of Consumers in the Retail Electricity Market by Solving the Adverse Selection Problem // International Journal of Public Administration. 2019. Vol. 42 (15-16). P. 1349-1362. DOI: 10.1080/01900692.2019.1669052
  • Данные о стоимости электроэнергии. ПАО «Астраханская энергосбытовая компания». URL: https://astsbyt.ru/yuridicheskim-liczam/czena-elektricheskoj-energii/ (дата обращения: 16.01.2022).
Еще
Статья научная