Πηγές ηλεκτρικής ενέργειας και πρόβλεψη τιμών τους

Abstract

Στην σύγχρονη εποχή οι κοινωνίες καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας με απώτερο στόχο την πρόοδο της οικονομίας και την αύξηση του βιοτικού επιπέδου των ανθρώπων, έχοντας ως αποτέλεσμα την αλματώδη αύξηση της ενεργειακής ζήτησης. Αυτό το γεγονός ώθησε την ΕΕ στη σύσταση σχετικής νομοθεσίας για την προώθηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (άρθρο 5 της οδηγίας 2009/28/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου). Η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας εξελίσσεται σε μια ανταγωνιστική αγορά με την ενέργεια να μετατρέπεται σε άκρως εμπορεύσιμο αγαθό. Η αντίληψη της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας ως δημόσια υπηρεσία αντικαθίσταται από την άποψη ότι μια ανταγωνιστική αγορά αποτελεί έναν καταλληλότερο μηχανισμό για την παροχή ενέργειας στους καταναλωτές με υψηλή αξιοπιστία και χαμηλό κόστος. Βασικό στοιχείο της αναδιάρθρωσης του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας είναι ο καθορισμός μιας τιμής που βασίζεται στην αγορά, όπου η τιμή εξαρτάται από την εξέλιξη της ισορροπίας μεταξύ της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και της διαθέσιμης παροχής. Τόσο οι παραγωγοί όσο και οι καταναλωτές χρειάζονται ακριβείς προβλέψεις για τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας. Πιο αναλυτικά, εάν ένας παραγωγός έχει μια ακριβή πρόβλεψη των τιμών, μπορεί να αναπτύξει μια στρατηγική υποβολής προσφορών για να μεγιστοποιήσει το κέρδος του. Από την πλευρά της ζήτησης, ορισμένες εταιρείες μπορούν να προγραμματίσουν τη λειτουργία τους σύμφωνα με τις ζώνες χαμηλών τιμών και να λειτουργήσουν αυτές τις ώρες ή μήνες. Για τους καταναλωτές αυτό σημαίνει ότι μπορούν να οδηγηθούν σε ένα σχέδιο για να ελαχιστοποιήσουν το δικό τους κόστος ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν θα έπρεπε όμως να παραληφθεί και το γεγονός ότι η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες της αγοράς, όπως η οικονομική ανάπτυξη, ο καιρός, το μείγμα σταθμού παραγωγής ενέργειας, οι τιμές των καυσίμων, η στρατηγική συμπεριφορά των μεγάλων παραγόντων (συνήθως από την πλευρά της παραγωγής), η μη δυνατότητα αποθήκευσης της, η διαφορετική συμπεριφορά τα Σαββατοκύριακα και τις αργίες, η εποχή, η υψηλή μεταβλητότητα, απότομες αυξήσεις τιμών κα. Λόγω όλων αυτών των χαρακτηριστικών, η ακριβής πρόβλεψη των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται μια πολύ δύσκολη εργασία με τις βραχυπρόθεσμες τιμές ενέργειας να είναι ακόμα πιο επιρρεπής. Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί ένα μεγάλο ενδιαφέρον για την εφαρμογή της Τεχνητής Νοημοσύνης, στους κόλπους της οποίας συναντάμε τα Νευρωνικά Δίκτυα και τη Μηχανική Μάθηση, προκειμένου να εξαχθούν ορθά και έγκυρα αποτελέσματα στην προσπάθεια πρόβλεψης τιμών ηλεκτρικής ενέργειας. Τα Νευρωνικά Δίκτυα παρουσιάζουν ευελιξία και αποτελεσματικότητα στο χειρισμό της πολυπλοκότητας και της μη γραμμικότητας της ηλεκτρικής ενέργειας καθιστώντας τα χρήσιμα εργαλεία στην προσπάθεια αυτή. Στην παγκόσμια βιβλιογραφία παρατηρείται η χρήση μοντέλων Νευρωνικών Δικτύων διαφορετικών κατηγοριών, με ποικίλες μεθόδους και με παράλληλη αξιολόγηση τους από συγκεκριμένους δείκτες. Σε αυτή την μελέτη αναφερόμαστε στις πηγές ηλεκτρικής ενέργειας και στη πρόβλεψη των τιμών τους. Επιχειρούμε μια πρόβλεψη τιμών συστήματος για τη Νορβηγία χρησιμοποιώντας το Feed Forward Neural Network (Νευρωνικό Δίκτυο Πρόσθιας Τροφοδότησης) με αλγόριθμο οπίσθιας διάδοσης (Βack Ρropagation – BP). Λαμβάνουμε τα δεδομένα δοκιμής και εκπαίδευσης μας από την Elspot αγορά (Nord Pool), μια αγορά δημοπρασίας για τις συναλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας στη Σκανδιναβική Περιοχή, αναφέροντας τα συμπεράσματα, τους περιορισμούς της έρευνας μας αλλά και παρέχοντας τροφή για μελλοντική εργασία.