Πειραματική μελέτη, αξιολόγηση και σύγκριση μεθόδων πρόβλεψης της οριακής τιμής συστήματος της ηλεκτρικής ενέργειας στην ελληνική αγορά ενέργειας

Abstract

Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής, είναι η εφαρμογή και αξιολόγηση διάφορων μοντέλων πρόβλεψης της Οριακής Τιμής Συστήματος της ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελληνική Αγορά Ενέργειας. Αρχικά παρουσιάζεται η φυσική ερμηνεία της Οριακής Τιμης Συστήματος Ενέργειας και η επίδραση της ως δείκτης στη σύγχρονη αγορά Ενέργειας. Ακολούθως, γίνεται προσπάθεια καταγραφής των διάφορων μεθόδων πρόβλεψης της ΟΤΣ και ο διαχωρισμός τους σε Αιτιοκρατικά μοντέλα και μοντέλα Χρονοσειρών. Σε επόμενο στάδιο έγινε μια θεωρητική παρουσίαση των μετρικών σφαλμάτων τα οποία θα υπολογιστούν στη συνέχεια για κάθε μοντέλο προκειμένου στο τέλος να αποτελέσουν τους βασικούς δείκτες για την επιλογή του κατάλληλου μοντέλου για την πρόβλεψη σε μελλοντικά δεδομένα. Έχοντας καλύψει επαρκώς το θεωρητικό υπόβαθρο του υπό εξέταση εγχειρήματος, σειρά έχει η ενασχόληση με το πρακτικό κομμάτι. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με δεδομένα από το αρχείο της ΡΑΕ, συγκεκριμένα ωριαία δεδομένα ΟΤΣ από 01/01/2018 έως και 01/11/2020. Με τους κατάλληλους μετασχηματισμούς, τα δεδομένα φορτώθηκαν σε αντίστοιχες δομές δεδομένων και μελετήθηκαν σαν χρονοσειρά ως προς τη στασιμότητα, την εποχικότητα και τις ελλειπούσες τιμές οι οποίες έχουν θεωρητική εξήγηση. Έγινε προσπάθεια εκτίμησης της πολλαπλής εποχικότητας της χρονοσειράς μέσω του Ταχέως Μετασχηματισμού Fourier και οι εποχικότητες αυτές χρησιμοποιήθηκαν παρακάτω. Χρησιμοποιήθηκε μια σειρά από μεθόδους και κρίθηκε αναγκαίο να διαχωριστεί η διαδιακασία πρόβλεψης σε μακροπρόθεσμη και βραχυπρόθεσμη, καθώς οι πειραματικές συνθήκες, η φύση των δεδομένων και κυρίως ο όγκος των δεδομένων επιτάσσουν διαφορετική αντιμετώπιση ανά περίπτωση. Ενδεικτικά αναφέρονται για τη βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη ότι εκπαιδεύτηκαν στα δεδομένα των 2 πρώτων ετών και δοκιμάστηκαν σ’αυτά του τρίτου έτους η βιβλιοθήκη TBATS, μοντέλα ARMA από διαφορετικές βιβλιοθήκες, υπέρθεση μοντέλων ARIMA με συνιστώσες Fourier και η βιβλιοθήκη FBProphet, με τις τελευταίες 2 μεθόδους να χρησιμοποίουνται και στη μακροπρόθεσμη πρόβλεψη υπό διαφορετικές φυσικά συνθήκες. Τέλος, παρουσιάστηκαν οι αντίστοιχες μετρικές για κάθε μοντέλο και με βάση αυτές έγινε επιλογή του κατάλληλου μοντέλου πρόβλεψης με σκοπό στο τελευταίο κεφάλαιο να εκπαιδευτεί με το σύνολο των υπάρχοντων δεδομένων και να αποπειραθούν σε μελλοντική πρόβλεψη της ΟΤΣ σε βραχυχρόνια και μακροχρόνια διάρκεια, και να εξαχθεί γνώση από αυτό.