Βραχυπροθεσμη Προβλεψη Φορτιου Με Τη Χρηση Παραλλαγων Του Αλγοριθμου Της Αναστροφης Διαδοσης Σφαλματος Των Τεχνητων Νευρωνικων Δικτυων

Abstract

Από την αρχή της δημιουργίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, κρίθηκε απαραίτητη η προσέγγιση των μελλοντικών ζητούμενων φορτίων. Αυτή η ανάγκη πήγαζε κυρίως από το γεγονός ότι, όταν παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια από κάποιον σταθμό παραγωγής, θα πρέπει να καταναλώνεται επί τόπου καθώς υπάρχει ελάχιστη δυνατότητα αποθήκευσης. Συνεπώς το κάθε σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θέλει να γνωρίζει με ικανοποιητική ακρίβεια τα μελλοντικά φορτία, ώστε η παραγόμενη ισχύς του να καλύπτει τα φορτία μαζί με τις απώλειες του δικτύου.Μια πρώτη, αλλά σημαντική προσέγγιση αυτού του προβλήματος έγινε μέσω των κλασικών μεθόδων που περιλαμβάνουν τη χρήση πινάκων και την κατασκευή μαθηματικών συναρτήσεων, οι οποίες επεξεργάζονται ιστορικά δεδομένα και επιστρέφουν ως αποτέλεσμα την πρόβλεψη για τα μελλοντικά φορτία.Την τελευταία δεκαετία κυρίως, έχει γίνει μια πολύ σοβαρή προσπάθεια για την αντιμετώπιση του προβλήματος με τη χρήση νέων εξελιγμένων μεθόδων, όπως η ασαφής λογική και τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, μέθοδοι που βέβαια απαιτούν σημαντική υπολογιστική ισχύ.Σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι κυρίως η μελέτη του αλγορίθμου εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων της ανάστροφης διάδοσης σφάλματος - Back Propagation, για τη βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη φορτίου που αφορά τις επόμενες 24 ώρες.Στο πρώτο κεφάλαιο, αναφερόμαστε γενικά στην πρόβλεψη φορτίου και τη σημασία της, στα είδη αυτής και κυρίως στη βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη φορτίου. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφουμε με αναλυτικό τρόπο τις κλασικές και τις νέες μεθόδους πρόβλεψης φορτίου. Οι τελευταίες αφορούν τη χρήση τεχνητών νευρωνικών δικτύων και ασαφούς λογικής, καθώς και συνδυασμών αυτών.Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφουμε αναλυτικά το θεωρητικό μέρος του αλγορίθμου της ανάστροφης διάδοσης σφάλματος και κατόπιν παραθέτουμε ένα αριθμητικό παράδειγμα εφαρμογής του.Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφουμε με διεξοδικό τρόπο το πρόγραμμα που υλοποιεί στην πράξη τον αλγόριθμο, τα σενάρια εκπαίδευσης του δικτύου που κατασκευάσαμε και τις εκτελέσεις που έλαβαν χώρα. Επίσης σημειώνουμε τις παρατηρήσεις και τα σχόλιά μας σχετικά με τα αποτελέσματα που προέκυψαν.Στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρουμε κάποια γενικά συμπεράσματα, καθώς και ορισμένες, χρήσιμες κατά τη γνώμη μας, προτάσεις για περαιτέρω έρευνα και εφαρμογές. Στο παράρτημα Ι περιέχονται όλες οι γραφικές παραστάσεις που προέκυψαν από τις εκτελέσεις των προγραμμάτων.Τέλος το παράρτημα ΙΙ περιλαμβάνει τη βιβλιογραφία, από την οποία αντλήσαμε στοιχεία για την παρούσα διπλωματική εργασία.