Robert Fedorowicz, Jan M. Kelner, Edward Kołodziński, Robert Komarec, Lech Solarz Wojskowa Akademia Techniczna

Transkrypt

1 Robert Fedorowicz, n M. elner, Edwrd ołodzińsi, Robert omrec, Lech Solrz Wosow Ademi echniczn Szcownie istotności prmetrów wpływących n pobór gzu z sieci przesyłowych dl potrzeb prognozowni rótoterminowego. Wprowdzenie Prognozownie poborów gzu umożliwi modelownie mtemtyczne zgrożeń bezpieczeństw ego dostw. Rozwżmy prognozownie rótoterminowe, ie est potrzebne dl pietu symulci niestconrne sieci przesyłowe gzu. Piet ten est przyłdem systemu informci o terenie zoptruącego moduł prognozowni w niezbędne dne. Z czynniów mących wpływ n pobór gzu, w te prcy uwzględnimy tylo czynnii pogodowe i lendrzowe. Wyliczenie czynniów uwzględninych zndue się np. w [4], []. Czynnii pogodowe wpływą istotnie n pobór gzu tylo w oresie odpowidącym sezonowi grzewczemu, czyli w oresie nisich tempertur. Poz tym oresem, nleży stosowć inne metody prognozowni oprte o nlizę szeregów czsowych [] lub sieci neuronowe. List czynniów pogodowych, tóre są reestrowne i tych, tórych prognozę możn pozysiwć np. z IMGW, zgodnie z protoółem opisnym w [3] est przedstwion w []. Poniewż, est to brdzo liczny zespół prmetrów, doonliśmy ich rbitrlne gregci. Po tym procesie ogrniczmy informce o pogodzie do prmetrów: tempertur nocy, dni, minimln, msymln, średni dobow; grdient tempertury (różnic tempertur doby nlizowne i poprzednie; tempertur odczuwln, nocy, dni, minimln, msymln, średni dobow; grdient tempertury odczuwlne; ierune witru (noc, dzień, średni; prędość witru (noc, dzień, średni; porycie nieb (noc, dzień, średnie; zwiso pogodowe (msymlne z dni i w nocy. Z czynniów lendrzowych: godzin dni, dzień tygodni, dni świąteczne regulrne i wyątowe, miesiąc, sezon grzewczy i przesunięcie czsu lto - zim uwzględniono godzinę dni poprzez dobór profilu, dzień tygodni, dni świąteczne. Dl potrzeb oceny istotności prmetrów ogrniczono dne do wybiernego oresu z wyłączeniem dni z temperturą II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

2 powyże dobierne tempertury grniczne. W [] przedstwion zostł oncepc dobowych profili poboru gzu i pozno, problem prognozowni rzywe strumień msy gzu w funci czsu ( t zmienić n problem prognozowni profilu poboru oreślonego o liczb nturln indesuąc profile w tworzone bzie profili orz pobór dobowy gzu d. O procesch poboru widomo, że możn wyróżnić odbiorców przemysłowych istotnie różnych od odbiorców omunlnych. Ilości gzu pobierne przez odbiorców przemysłowych są funcą czsu zdeterminowną przez promesę dostwy i są orygowne bieżąco, zleżą od relizownego procesu technologicznego słbo lub wcle nie zleżą od pogody. Od poboru przez stcę reducyno pomirową nleży odąć pobór przez odbiorców przemysłowych i tylo t pozostąc część gzu powinn być obietem prognozowni. Etpy budowni prognozy zostły przedstwione w []. Umuą one tworzenie bzy informci o poborch, łączenie informci o poborch z informcmi o pogodzie umuące również filtrcę informci. Ilustrc grficzn relci pomiędzy pobormi dobowymi, profilmi poboru gzu i czynnimi pogodowymi est przedstwion w []. W te publici przedstwimy oleny etp budowy prognozy to est, metodę i wstępne rezultty bdni, tóre czynnii pogodowe mocnie wpływą n dobowy pobór gzu, czyli ich istotność dl prognozy. Etpem finlnym bdń będzie piet progrmowy łączący oleconownie informci i prognozownie poboru z pomocą sieci neuronowych.. Bdni istotności czynniów Zsdniczym celem tych bdń numerycznych est oreślenie, tór z tempertur, powietrz czy odczuwln est czynniiem dominuącym i dlsz uż nie rbitrln gregc wyluczy eden z tych czynniów. Bdmy zres zmin czynniów i prosymuemy liniowo rezultty z bzy informci pobór - pogod. Aprosymc umożliwi wsznie czynni lub czynniów nbrdzie wpływących n prognozowny pobór gzu. Uzysmy odpowiedź, czy możn prognozowć uzleżniąc pobór tylo od tempertury odczuwlne czy też nleży prognozowć uwzględniąc wpływ elementów słdowych tempertury odczuwlne, to est, tempertury powietrz, prędości witru i wilgotności. Numeryczne bdni pozwolą porównć wpływ grdientu tempertury i tempertury. W procesie obliczni współczynniów wpływu uwzględnimy informce o poborze w dobie gzownicze obecne i przyszłe informce o temperturze (lub temperturze odczuwlne czerpiemy z doby obecne, przyszłe i przeszłe. Anlizę przeprowdzmy II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

3 oddzielnie dl żdego z mist. Punty odbioru gzu PO, czyli stce reducyne pierwszego stopni możemy rozptrywć łącznie lub rozdzielnie. Prognozuemy (obliczmy wrtość oczeiwną poboru dobowego nstępne doby poprzez wielości bezwymirową Δ, tórą est powiązn z pobormi dobowymi dziś i utro next ( + Δ next relcą. ( Szumy współczynniów { c dy }, c Δ, c Δ Δ c dy, c. ( + c δ + c + cδ next. ( Współczynnii dni tygodni są wetorem o 7 elementch. ( c dy to est współczynni "dni" dl prognozy czynione w niedzielę obowiązuące w poniedziłe, niedziel m w te onwenci numer, ( c dy to współczynni dni dl prognozy z poniedziłu n wtore, itd. ż do ( c dy 7 czyli do współczynni dni dl prognozy z soboty n niedzielę. W te onwenci sobot m numer 7. Anlizuemy wpływ tempertury i tempertury odczuwlne wymiennie (lbo edn lbo drug wielość. Oblicząc współczynnii nlizuemy tylo dne z wybrnego oresu czsu, sezonu. Aby uwzględnić dobę w rozwżnich tempertur średni m być niższ od wybrne tempertury grniczne (tempertur lub tempertur odczuwln, wymiennie. Nie nlizuemy dnych, gdy dzień nstępny est świętem tim, że trybut święto est więszy od wybrne wrtości z zresu,, 3. Atrybut est przypisywny dniom wolnym od prcy orz dniom e poprzedzącym, n podstwie wiedzy o poborch gzu przez użytowniów omunlnych w siecich rozdzielczych. Symbol obliczmy w sposób opisny poniże. Zliczmy wszystie pry dni spełniące ryterium sezonu, ryterium tempertury grniczne i ryterium "święto". Liczymy, (, to indes numeruący pry zliczne. next mx orz ( next min Odrzucmy po p% srnych wrtości ( next. Prmetr p z zresu 0 do 0 służy odrzucniu przypdowych dnych, tóre mogły przeninąć przez proces filtrci lub zostć wprowdzone przypdowo do pliów testowych z dnymi. ( p ( + ( δ next min next mx. (3 00 Symbol δ obliczmy podobnie. Z pośród Δ wybiermy min Δ orz Δ mx. II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

4 Odrzucmy po p% rezulttów srnych. p Δ ( + δ min mx. (4 00 W dlszym tou rozwżń, te pry dni, dl tórych różnice tempertur lub grdient tempertury znduą się poz (00 p% przedziłem nie uwzględnimy w rozwżnich. Współczynni c Δ est związny ze zminą tempertury w przód, współczynni c Δ odpowiednio wstecz. Wrz ze współczynniiem c, współczynnii te umuą wpływ tempertur (wymiennie tempertur odczuwlnych w trzech olenych dnich. Minimlizuemy odległość Σ ( ( next c ( + c + c + c Δ Σ dy Δ, (5 i δ gdzie symbol ozncz liczbę nlizownych prognoz spełniących ryteri. Z wrunu wyni Σ ( c dy ( c dy 0,,,..., 7, (6 ( next Δ cδ cδ δ c. (7 czyli ( cdy u c v c w c z ( u Δ, Δ (7' v next, w δ Δ z. Sumownie dotyczy tych indesów (dób, tóre odpowidą dniowi. Istniee indesów spełniących ten wrune. eżeli 0 to również w dlszych wzorch nie występue ( c i współczynnii u v w z 0. Z wrunów dy Σ c Δ wynią równni Σ Σ 0, 0, 0 c c (8 II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

5 Δ i + c Δ i + c i 3 pi,,, 3 c i. (9 gdzie next next v ( next w ( 3 next z(, next p Δ u(. [ ] next v ( δ w ( δ 3 Δ z(, p Δ u ( δ Δ. [ ] 3 next v ( 3 w (. z (, p3 Δ u ( δ. 33 [ ] We wzorze (9 ( to est numer dni tygodni odpowidący dobie. Przeprowdzono obliczeni współczynniów { c dy }, c Δ, c Δ, c dl różnych miescowości, dl różnych puntów odbioru. Po obliczeniu { c dy }, c Δ, c Δ, c liczymy i zpmiętuemy w pliu c n cδ, c b c δ, c t c. (0 3. Wniosi Po obliczeniu współczynniów (0 możemy doonć oszcowni dołdności prognozy. Liczymy odchylenie średniowdrtowe S ( S next next obliczone ( orz S s, gdzie next sr next sr est średnią rytmetyczną next. Piet progrmowy przygotowue również tbele next orz next next obliczone by wyśnić zdrzeni szczegółowe i zbdć czy odchylenie nie est systemtyczne (systemtycznie niedoszcown lub przeszcown wrtość. next obliczone II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

6 next Piet stwrz możliwość liczeni odchyleni S i s orz tbelryzowni przy użyciu współczynniów (0 liczonych dl tych smych PO i next obliczone ryteriów orz dl współczynniów liczonych dl innych PO i ryteriów. est to możliwe, poniewż posługuemy się wielościmi względnymi. Celem te opci progrmu est możliwość nlizowni wpływu poszczególnych prmetrów ryteriów. W trcie wstępnych nliz prowdzonych dl 7 miescowości o różnych zsobch dnych błąd s pozostwł poniże 0.3. Przyłdowo dl Gorzow, sezon od..997r. do r (80 dób dl tempertury odczuwlne otrzymno c n c t i tblicę c dy c b e-005. Odchylenie poboru gzu s Gdy bdmy przy identycznych ryterich, le wpływ tempertury otrzymmy dl 66 dób c n c b Odchylenie poboru gzu s c t i tblicę c dy Anliz szczegółow wpływu poszczególnych elementów ryterium będzie ontynuown i wzbogcn dzięi pozysiwniu dodtowych informci o poborch gzu. Przeprowdzono również bdni orelci między procesmi: pobór dobowy nstępnego dni, czynnii pogodowe, trtownymi o losowe. Rezultty ocenimy o wysoce niezdowlące. Uwżmy, że w procesie prognozowni, czynnii pogodowe są dnymi i nie mogą być trtowne o proces losowy. Doonuemy prognozowni - eśli nstępnego dni pogod będzie oreślon dnym zespołem prmetrów to pobór będzie ti prognozuemy. Proces prognozowni pogody pozoste poz obszrem nszych bdń. My esteśmy edynie użytownimi prognozy pogody i losowy chrter te prognozy nie występue w nszych bdnich. Gdybyśmy znli przewidywne odchyleni prognozy pogody moglibyśmy prognozowć wrintowo. ylo wielości, poboru dobowego Δ orz numer profilu nleży trtowć o proces losowy bdny w rmch tego problemu. II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,

7 Uzysliśmy nrzędzie do wstępne prognozy, le celem tych bdń nie był zgrubn prognoz, le uzysnie rezulttów porównwczych (le nie dnych do uczeni dl pietu relizuącego prognozownie z pomocą sieci neuronowych. Bdni zostły przeprowdzone w rmch Grntu BN Nr 0 00A Litertur [] Box G. E. P., enins G. M., Reinsel G. C., ime Series Anlysis: Forecsting nd Control, Prentice Hll, New Yersey, 994 [] Fedorowicz R., Gnot A., ołodzińsi E., omrec R., Pietre S., Solrz L., rótoterminowe prognozownie poborów gzu dl niestconrnego obliczni sieci przesyłowych, VIII Wrsztty Nuowe PS, Symulc w bdnich i rozwou, Gdńs, 00, (w druu [3] lucze FM - XI SYNOP do szyfrowni wyniów przyziemnych obserwci meteorologicznych do celów synoptycznych, IMGW, Wrszw, 996 [4] Sudhr Subrmnin, rumn Dvies - Neurl Net Bsed Lod Forecsting - A Prcticl ool For Predicting Future Gs Lods II Sympozum Nuowe nt.: Systemy Informci o erenie w Zrządzniu i ierowniu, Wrszw Biłysto,