Ομαδοποίηση Οικιακών Καταναλωτών για Παροχή Ευελιξίας σε Περιόδους Αιχμών Ζήτησης

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζει την ομαδοποίηση οικιακών καταναλωτών με στόχο την παροχή ευελιξίας σε περιόδους αιχμών ζήτησης. Εστιάζει στην ταξινόμηση καταναλωτών σε ομάδες με παρόμοια πρότυπα συμπεριφοράς, προκειμένου να ενισχυθεί η αποτελεσματικότητα των δράσεων Απόκρισης Ζήτησης. Η ανάλυση βασίζεται σε πραγματικά δεδομένα κατανάλωσης μετρήσεων ανά 30 λεπτά για 5.567 νοικοκυριά στο Λονδίνο για το έτος 2013, όπως δημοσιεύονται από τον διαχειριστή UK Power Networks, ενώ η τελική ανάλυση εφαρμόζεται μετά από κατάλληλη προεπεξεργασία. Υπολογίζονται δείκτες συμπεριφοράς που σχετίζονται με τη δραστηριότητα σε ώρες αιχμής και επιλέγονται τα πλέον διακριτικά χαρακτηριστικά. Ακολουθεί εφαρμογή του αλγορίθμου K-Means για την ομαδοποίηση. Ο αριθμός των συστάδων επιλέγεται βάσει συγκριτικής αξιολόγησης μεθόδων, όπως οι μέθοδοι Elbow, Silhouette Score και Calinski–Harabasz, ώστε να εξασφαλιστεί ικανοποιητικός διαχωρισμός των καταναλωτών. Η μοντελοποίηση γίνεται με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Python. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αναδεικνύουν δύο συστάδες, συνολικού πλήθους 1.600 καταναλωτών, οι οποίες θεωρούνται καταλληλότερες για συμμετοχή σε δράσεις ευελιξίας. Η επιλογή βασίζεται στην υψηλή κατανάλωση και την έντονη δραστηριότητα κατά τις ώρες αιχμής. Η αξιολόγηση της μεθοδολογίας πραγματοποιείται με βάση τη δυνατότητα αξιοποίησης των προτεινόμενων συστάδων σε σενάρια ευελιξίας, τα οποία βασίζονται σε πραγματικά αιτήματα καθοδικής ευελιξίας για την περιοχή του Λονδίνου, όπως δημοσιεύονται από τον διαχειριστή UK Power Networks. Επιλέγονται δέκα αντιπροσωπευτικά αιτήματα του έτους 2024, τα οποία προσαρμόζονται χρονικά, προκειμένου να διασφαλιστεί η συμβατότητα με το σύνολο κατανάλωσης του 2013. Εξετάζονται δύο διαφορετικές στρατηγικές επιλογής καταναλωτών για την κάλυψη των αιτημάτων: μία γενική, βασισμένη μόνο στην ιστορική στιγμιαία κατανάλωση κατά την ώρα και μέρα του αιτήματος ευελιξίας, και μία στοχευμένη, βασισμένη στα αποτελέσματα της ομαδοποίησης για τις δύο επικρατούσες συστάδες. Μέσω της σύγκρισης των δύο προσεγγίσεων, αναδεικνύεται η λειτουργική αξία της προτεινόμενης μεθοδολογίας ως εργαλείου υποστήριξης για Φορείς Σωρευτικής Εκπροσώπησης (ΦοΣΕ) Φορτίου στο πλαίσιο προγραμμάτων Απόκρισης Ζήτησης.