Описание работы
Прогнозирование в области энергетики и, в частности, электроэнергетики, является
неотъемлемой частью процессов управления энергосистемой. При этом стабильные и точные
прогнозируемые значения потребления электроэнергии очень важны как для отдельного
предприятия, так и для энергетического сектора в целом по причине повышения пропускной
способности сети, а также поддержания баланса спроса и предложения на
электроэнергетическом рынке. При этом возникает проблема резервирования энергомощностей
для регионального обеспечения потребителей электроэнергией.
Для решения данной проблемы предлагается интеллектуальная система поддержки
принятия решений для заблаговременного (раннего) прогнозирования потребления
электроэнергии, основанная на нейросетевом анализе ретроспективных данных за последние 4
года: код электросчетчика, дата, потребляемая электроэнергия, атмосферное давление, скорость
ветра, количество осадков, температура воздуха, праздничные и выходные дни.
Таким образом, чем точнее прогноз, тем меньший процент запаса энергетических
мощностей необходим. Как следствие, меньше финансовых затрат на их резервирование, что
является особенно полезным в текущих экономических реалиях.
Цель работы
Целью проекта является расчет прогнозных значений потребления электроэнергии на
определенное количество дней вперед. Для математических расчетов прогнозируемых значений
мы разработали собственную библиотеку машинного обучения с использованием языка
программирования Java. Основным инструментом является рекуррентная нейронная сеть,
разработанная с нуля, а для ее обучения мы использовали модифицированный метод обратного
распространения ошибки, основным отличием которого от «классики» является добавление
весового коэффициента чувствительности матрицы, функции зависимости градиента от
времени и собственной метрики отклонения. Это позволяет достичь средней точности
предсказания в диапазоне 90-100%.
При этом основной сложностью при заблаговременном прогнозировании является
резкий подъем потребляемой электроэнергии за короткий промежуток времени (как правило, 1
сутки) по различным причинам. Наша модель нейронной сети это учитывает и позволяет дать
более точные результаты.
Научная команда проекта
Пальчевский Евгений Владимирович – руководитель проекта,
преподаватель департамента анализа данных и машинного
обучения Финансового университета при Правительстве
Российской Федерации.
Антонов Вячеслав Викторович – научный руководитель проекта, доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой автоматизированных систем управления Уфимского университета науки и технологий.
Родионова Людмила Евгеньевна – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем
управления Уфимского университета науки и технологий.
Кромина Людмила Александровна – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем
управления Уфимского университета науки и технологий.
Фахруллина Альмира Раисовна – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем
управления Уфимского университета науки и технологий.
Tim Breikin – кандидат технических наук (PhD), старший преподаватель инженерно-математического
факультета Университета Шеффилд-Халлам в Великобритании.
Публикации по теме проекта
1. Palchevsky, E.V. A system based on an artificial neural network of the second generation for
decision support in especially significant situations / E.V. Palchevsky, V.V. Antonov, R.R.
Enikeev, T. Breikin // Journal of Hydrology. Vol. 616. – Elsevier, 2023. – pp. 128844. (Scopus: Q1, WoS: Q1)
Ссылка на публикацию
2. Пальчевский Е.В. Визуализация зон затопления на основе прогнозирования временных рядов и
ГИС-технологий / Е.В. Пальчевский, В.В. Антонов, Л.Е. Родионова, Л.А. Кромина, А.Р. Фахруллина
// Компьютерная оптика. 2023. (Scopus: Q2, WoS: Q3)
Ссылка на публикацию появится после опубликования статьи
3. Palchevsky, E.V. Threats complex distributed systems parrying based on their development
prognostication / E.V. Palchevsky, O.I. Khristodulo, S.V. Pavlov // Advances in Social Science,
Education and Humanities Research. Vol. 483. – Atlantis Press, 2020. – С. 191-194. (Web of Science)
Ссылка на публикацию
4. Palchevsky, E.V. Threat prediction in complex distributed systems using artificial neural
network technology / E.V. Palchevsky, O.I. Khristodulo, S.V. Pavlov // CEUR Workshop Proceedings.
Vol. 2763. - CEUR Workshop, 2020. - C. 289-284. (Scopus)
Ссылка на публикацию
5. Palchevsky, E.V. Intelligent data analysis for forecasting threats in complex distributed
systems / E.V. Palchevsky, O.I. Khristodulo, S.V. Pavlov, A.M. Kalimgulov // CEUR Workshop
Proceedings. Vol. 2744. - CEUR Workshop, 2020. - C. 285-296. (Scopus)
Ссылка на публикацию
6. Palchevsky, E.V. Decision support system based on application of the second generation
neural network / E.V. Palchevsky, V.V. Antonov // Programmnaya Ingeneria. Vol. 13. No. 6.
- New technologies, 2022. - С.301-308. (RSCI)
Ссылка на публикацию
7. Пальчевский, Е.В. Прогнозирование на основе искусственной нейронной сети второго поколения
для поддержки принятия решений в особо значимых ситуациях / Е.В. Пальчевский, В.В. Антонов,
Р.Р. Еникеев // Программные продукты и системы. Том 35. Выпуск 3. – Изд-во: ЗАО НИИ
«Центрпрограммсистем», Тверь, 2022. – С. 488-503. (RSCI)
Ссылка на публикацию