Πιθανοτικές προβλέψεις σε εφαρμογές παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας

Abstract

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας η οποία θα προβλέπει με ακρίβεια μέσω πιθανοτικών μοντέλων την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από εγκαταστάσεις που αξιοποιούν Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και πιο συγκεκριμένα την ηλιακή. Το πρόβλημα της πρόβλεψης ενέργειας που προέρχεται από ΑΠΕ αντιμετωπίζεται σήμερα σε ικανοποιητικό βαθμό από αρκετά μοντέλα, τα οποία ωστόσο περιορίζονται συνήθως στην εξαγωγή σημειακών προβλέψεων. Ο εν λόγω περιορισμός αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για αρκετές εφαρμογές της αγοράς ενέργειας καθώς δεν επιτρέπει στον αποφασίζοντα να ενημερώνεται σχετικά με το αναμενόμενο εύρος της παραγωγής, πράγμα απαραίτητο σε περιπτώσεις όπου απαιτείται να εκτιμηθούν σχετικά ρίσκα και να μελετηθούν οι αντίστοιχες επιπτώσεις τους.

Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα διπλωματική καταπιάνεται με την εκτίμηση της εμπειρικής συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας ενός ελληνικού φωτοβολταϊκών πάρκου χρησιμοποιώντας ένα σύνολο από διαθέσιμα παρελθοντικά δεδομένα. Η εν λόγω συνάρτηση αξιοποιείται για την ανάπτυξη μίας στοχαστικής μεθόδου πρόβλεψης η οποία μας δίνει τη δυνατότητα να εκτιμούμε τον κίνδυνο η εγκατάσταση να παρουσιάσει χαμηλά επίπεδα παραγωγής ή να ξεπεράσει κάποια άλλα, την πιθανότητα δηλαδή να εμφανιστεί ρίσκο.

Αρχικά εισάγεται η έννοια της εκτιμήτριας συναρτήσεων πυκνότητας πιθανότητας και η σημασία των στοχαστικών προβλέψεων στην παραγωγή ενέργειας. Ακολουθεί μία σύντομη βιβλιογραφική επισκόπηση σχετικά με τον τρόπο που παράγονται οι συγκεκριμένες προβλέψεις, καθώς και για το ποιοι δείκτες σφάλματος αξιοποιούνται συνήθως για την αξιολόγηση της ακρίβειάς τους. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε για την επεξεργασία των δεδομένων και την παραγωγή προβλέψεων, ενώ γίνεται και αναφορά στη γλώσσα προγραμματισμού R που χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων. Στο τελευταίο κομμάτι της εργασίας εξετάζεται η ακρίβεια της προτεινόμενης μεθοδολογίας και συγκρίνεται με αυτήν άλλων γνωστών εναλλακτικών, παραθέτοντας σχετικά συμπεράσματα και μελλοντικές προεκτάσεις.