Πρόγνωση παραγωγής μονάδας αιολικής ενέργειας με τη χρήση νευρωνικών δικτύων

Abstract

Τα τελευταία έτη παρατηρείται μια ευρύτατη διείσδυση των μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, στα σύγχρονα συστήματα παραγωγής, με αποτέλεσμα την αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος στην Ευρώπη αλλά και παγκοσμίως. Η αιολική ενέργεια είναι μια από τις ευρύτερα χρησιμοποιούμενες εναλλακτικές μορφές ενέργειας, ωστόσο η διακοπτόμενη φύση της και η έντονη μεταβλητότητα της καθιστούν δύσκολη την ενσωμάτωση της στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, εφόσον η παραγωγή των μονάδων αυτών είναι μη ελεγχόμενη, σε αντίθεση με τις συνήθεις συμβατικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Προς την κατεύθυνση επίλυσης του προβλήματος αυτού συμβάλλει αποφασιστικά η πρόβλεψη της αιολικής ισχύος, ώστε να καθίσταται ευκολότερη η διαχείριση και η ενσωμάτωση της στο δίκτυο.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πιθανοτική πρόβλεψη της αιολικής ισχύος με τη χρήση νευρωνικών δικτύων. Αναλυτικότερα θα εξεταστεί η ικανότητα πρόβλεψης των προγραμμάτων λογισμικού Zaitun και NeuroXL Predictor που στηρίζονται στα νευρωνικά δίκτυα. Τα προγράμματα αυτά είναι στατιστικά μοντέλα που δέχονται ως είσοδο απευθείας δεδομένα αριθμητικής πρόγνωσης καιρού και στην έξοδο παρουσιάζονται οι πιθανότητες εμφάνισης τιμών αιολικής ισχύος για δεδομένο χρονικό ορίζοντα.

Αρχικά πραγματοποιείται μια αναλυτική παρουσίαση των βιολογικών και τεχνητών νευρωνικών δικτύων καθώς και οι βασικοί αλγόριθμοι εκπαίδευσης των δεύτερων. Έπειτα περιγράφεται η ενεργειακή κατάσταση στην Ευρώπη και στην Ελλάδα με έμφαση στην αιολική πραγματικότητα. Στη συνέχεια περιγράφονται κύρια χαρακτηριστικά και τα στατιστικά του ανέμου καθώς και οι ορίζοντες πρόβλεψης, τα μοντέλα πρόβλεψης και αναφοράς. Τέλος μελετάται η ικανότητα πρόβλεψης των προαναφερόμενων μοντέλων και αποτιμάται η αξιοπιστία τους.