Σύγκριση Απόδοσης Συμβατικών Παλινδρομικών Μοντέλων Και Μοντέλων Πρόβλεψης Χρονοσειρών Με Χρονική Συνάθροιση Σε Δεδομένα Ενεργειακής Κατανάλωσης Σ.η.ε.

Abstract

Η παρούσα διπλωματική στοχεύει στη διερεύνηση της καταληλότητας μοντέλων πρόβλεψης σε ιεραρχίες χρονοσειρών κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας έχοντας ως στόχο να εξασφαλίσουμε την καλύτερη δυνατή ακρίβεια πρόβλεψης σε όλα τα επίπεδα αυτών λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη ότι οι επιμέρους προβλέψεις των επιπέδων θα πρέπει να είναι «συμφιλιωμένες». Με την έννοια «συμφιλιωμένες» εννοούμε, ότι για να έχουν οι ιεραρχικές προβλέψεις λογική υπόσταση, απαιτείται οι προβλέψεις των από κάτω επιπέδων να συναθροίζονται σε αυτές των ανωτέρων. Για να εξακριβώσουμε την βέλτιστη προσσέγγιση ανά ορίζοντα πρόβλεψης και ανά επίπεδο συνάθροισης, χρησιμοποιούμε δύο διαφορετικές οικογένειες μεθόδων, αυτά των αιτιοκρατικών μοντέλων πρόβλεψης και των μεθόδων πρόβλεψης χρονοσειρών. Επιπλέον, εξετάζονται τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις ιεραρχικής συμφιλίωσης προβλέψεων καθώς και μέθοδοι χρονικής συνάθροισης χρονοσειρών για την επίτευξη του καλύτερου δυνατού αποτελέσματος.Αρχικά, πραγματοποιείται διεξοδική βιβλιογραφική επισκόπηση των διαφόρων μεθόδων πρόβλεψης ενεργειακής ζήτησης. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται αναλυτικά τα μοντέλα πρόβλεψης χρονοσειρών με χρονική συνάθροιση καθώς και τα μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης που θα χρησιμοποιηθούν στη συγκεκριμένη εργασία. Στο πλαίσιο των μοντέλων παλινδρόμησης, πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή των μεθόδων επιλογής παλινδρομητών, ενώ αναλύεται η έννοια της συσχέτισης καθώς και του δείκτη συσχέτισης R2. Έπειτα ορίζεται η έννοια της χρονικής συνάθροισης χρονοσειρών, και παρουσιάζεται ο αλγόριθμος της πολλαπλής χρονικής συνάθροισης ΜΑΡΑ. Ακόμα, παρουσιάζονται οι τρεις διαφορετικές ιεραρχικές προσεγγίσεις Bottom-Up, Top-Down και Optimal. Εν συνεχεία, αναπτύσσονται τα βασικά χαρακτηριστικά των χρονοσειρών και παρατίθενται αναλυτικοί στατιστικοί δείκτες καθώς και στατιστικοί δείκτες ακρίβειας προβλέψεων.Στο τελευταίο κομμάτι της εργασίας, γίνεται μελέτη εφαρμογής των μεθόδων πρόβλεψης χρονοσειρών με χρονική συνάθροιση και των παλινδρομικών μοντέλων σε ενεργειακά δεδομένα. Η υλοποίηση των μεθόδων πρόβλεψης γίνεται με το λογισμικό R, ενώ τα ιεραρχικά δομημένα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα δεδομένα του διαγωνισμού GEFC 2012 και αναφέρονται σε ωριαίες καταναλώσεις ενέργειας 20 διαφορετικών περιοχών της Αμερικής. Με βάση τα αποτελέσματα, προκύπτουν συγκριτικά συμπεράσματα σχετικά με τις μεθοδους πρόβλεψης, τον ορίζοντα πρόβλεψης, τις ιεραρχικές προσέγγισεις και τα επίπεδα της ιεραρχίας.