Luận văn Ứng dụng công cụ Wavalet để dự báo phụ tải điện tại huyện Đông Anh- Hà Nội

HUTECH B浦 GIÁO D影C VÀ AÀO T萎O

TR姶云NG A萎I H窺C K駅 THU一T CÔNG NGH烏 TP. HCM

---------------------------

PHÙNG S駅 TI蔭N

永NG D影NG CÔNG C影 WAVELET A韻 D衛

BÁO PH影 T謂I AI烏N T萎I HUY烏N AÔNG

ANH-HÀ N浦I

LU一N V;N TH萎C S┃

Chuyên ngành : Thi院t b鵜, m衣ng & nhà máy đi羽n

Mã s

嘘 ngành: 60 52 50

HUTECH

TP. H唄 CHÍ MINH, tháng 4 n<m 2012

HUTECH B浦 GIÁO D影C VÀ AÀO T萎O

TR姶云NG A萎I H窺C K駅 THU一T CÔNG NGH烏 TP. HCM

---------------------------

PHÙNG S駅 TI蔭N

永NG D影NG CÔNG C影 WAVELET A韻 D衛 BÁO

PH影 T謂I AI烏N T萎I HUY烏N AÔNG ANH-HÀ N浦I

LU一N V;N TH萎C S┃

Chuyên ngành : Thi院t b鵜, m衣ng & nhà máy đi羽n

Mã s

嘘 ngành: 60 52 50

H姶閏NG D郁N KHOA H窺C: PGS.TS PHAN TH卯 THANH BÌNH

TP. H唄 CHÍ MINH, tháng 4 n<m 2012

HUTECH

HUTECH

CÔNG TRÌNH A姶営C HOÀN THÀNH T萎I

TR姶云NG A萎I H窺C K駅 THU一T CÔNG NGH烏 TP. HCM

Cán b瓜 h逢噂ng d磯n khoa h丑c : PGS.TS. PHAN TH卯 THANH BÌNH

(Ghi rõ hが, tên, hがc hàm, hがc vお và chの ký)

Lu壱n v<n Th衣c s┄ đ逢嬰c b違o v羽 t衣i Tr逢運ng A衣i h丑c K悦 thu壱t Công ngh羽

TP. HCM ngày 22 tháng 04 n<m 2012

Thành ph亥n H瓜i đ欝ng đánh giá Lu壱n v<n Th衣c s┄ g欝m:

(Ghi rõ hが, tên, hがc hàm, hがc vお cてa Hじi đげng chＸm bＶo vう Luｆn v<n ThＴc s┄)

1. ……………………………………………………………

2. ……………………………………………………………

3. ……………………………………………………………

4. ……………………………………………………………

5. ……………………………………………………………

Xác nh壱n c栄a Ch栄 t鵜ch H瓜i đ欝ng đánh giá Lu壱n sau khi Lu壱n v<n đã đ逢嬰c

s穎a ch英a (n院u có).

Ch栄 t鵜ch H瓜i đ欝ng đánh giá LV

HUTECH

HUTECH

TR姶云NG AH K駅 THU一T CÔNG NGH烏 TP. HCM

PHÒNG QLKH - ATSAH

C浦NG HÒA XÃ H浦I CH曳 NGH┃A VI烏T NAM

A瓜c l壱p - T詠 do - H衣nh phúc

TP. HCM, ngày 22 tháng 04 n<m 2012

NHI烏M V影 LU一N V;N TH萎C S┃

H丑 tên h丑c viên: Phùng S

悦 Ti院n Gi噂i tính: Nam

Ngày, tháng, n<m sinh: 05/06/1976 N挨i sinh: Thái

Nguyên

Chuyên ngành: Thi院t b鵜, m衣ng & nhà máy đi羽n MSHV:

1081031052

I- TÊN A陰 TÀI: “でNG DっNG CÔNG

C

っ WAVELET Aぁ Dは BÁO PHっ TＵI AIぅN TＳI

HUYぅN AÔNG ANH-HÀ NしI”

II- NHI烏M V影 VÀ N浦I DUNG:

- C挨 s荏 khoa h丑c lý thuy院t và th詠c nghi羽m c栄a công tác d詠 báo ph映 t違i

đi羽n.

- Nghiên c泳u và áp d映ng ph逢挨ng pháp d詠 báo Box-Jenkins.

- K院t h嬰p phân tích Wavelet v噂i ph逢挨ng pháp d詠 báo Box-jenkins nh茨m đ衣t đ逢嬰c mô hình d

- 永ng d映ng d詠 báo ph映 t違i đi羽n t衣i huy羽n Aông anh – Hà n瓜i.

III- NGÀY GIAO NHI烏M V影: Ngày 15 tháng 09 n<m 2011

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI烏M V影: Ngày 15 tháng 03 n<m 2012

V- CÁN B浦 H姶閏NG D郁N: PGS.TS.PHAN TH卯 THANH BÌNH

CÁN B浦 H姶閏NG D郁N KHOA QU謂N LÝ CHUYÊN

NGÀNH

(H丑 tên và ch英 ký) (H丑 tên và ch英 ký)

HUTECH

L云I CAM AOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c泳u c栄a riêng tôi. Các s嘘 li羽u,

k院t qu違 nêu trong Lu壱n v<n là trung th詠c và ch逢a t瑛ng đ逢嬰c ai công b嘘 trong

b医t k┻ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan r茨ng m丑i s詠 giúp đ叡 cho vi羽c th詠c hi羽n Lu壱n v<n này đã

đ逢嬰c c違m 挨n và các thông tin trích d磯n trong Lu壱n v<n đã đ逢嬰c ch雨 rõ ngu欝n

g嘘c.

H丑c viên th詠c hi羽n Lu壱n v<n

(Ký và ghi rõ hが tên)

Phùng S悦 Ti院n

HUTECH

L云I C謂M 愛N

L運i đ亥u tiên xin c違m 挨n c挨 quan n挨i tôi công tác (Tr逢運ng Cao A鰯ng Ngh隠

K悦 Thu壱t Công Ngh羽-B瓜 Lao đ瓜ng Th逢挨ng binh và Xã h瓜i) đã t衣o m丑i đi隠u

ki羽n v隠 th運i gian c┡ng nh逢 b嘘 trí s逸p x院p công vi羽c cho tôi phù h嬰p đ吋 tôi tham

gia đ逢嬰c khóa h丑c này. Xin chân thành c違m 挨n các th亥y cô giáo đã gi違ng d衣y

cho l噂p Cao h丑c Thi院t b鵜, m衣ng & nhà máy đi羽n khóa I v噂i t医t c違 lòng bi院t 挨n

và kính tr丑ng.

Xin chân thành c違m 挨n Tr逢運ng A衣i h丑c K悦 thu壱t Công ngh羽 Thành ph嘘

H欝 Chí Minh, Ban giám hi羽u và các th亥y cô trong phòng sau đ衣i h丑c và h嬰p tác

qu嘘c t院, khoa C挨-Ai羽n-Ai羽n t穎, đ員c bi羽t là cô PGS.TS Phan Thお Thanh Bình

Tr逢荏ng khoa C挨-Ai羽n-Ai羽n t穎, gi違ng viên tr逢運ng A衣i h丑c K悦 thu壱t Công ngh羽

Thành ph嘘 H欝 Chí Minh đã t壱n tình giúp đ叡, h逢噂ng d磯n, cung c医p tài li羽u cho

tôi trong quá trình th詠c hi羽n lu壱n v<n này.

C違m 挨n t医t c違 nh英ng ng逢運i b衣n trong l噂p đã k隠 vai sát cánh cùng tôi chia

s飲 và hoàn thi羽n trong khóa h丑c này.

Cu嘘i cùng vì trình đ瓜 ki院n th泳c có h衣n, th運i gian đ亥u t逢 cho vi羽c l医y s嘘

li羽u lu壱n v<n và hoàn thi羽n lu壱n v<n còn h衣n ch院. Do đó lu壱n v<n s胤 có sai sót,

kính mong các th亥y cô, các b衣n trong l噂p đóng góp đ吋 lu壱n v<n hoàn thi羽n.

Xin trân thành c違m 挨n

H丑c viên th詠c hi羽n Lu壱n v<n

HUTECH

Phùng S悦 Ti院n

TÓM T溢T

1. GIすI THIぅU Aｙ TÀI:

Vi羽c d詠 báo ph映 t違i đi羽n đóng vai trò r医t quan tr丑ng trong vi羽c đ違m b違o

ch院 đ瓜 làm vi羽c an toàn đ衣t hi羽u qu違 và ti院t ki羽m c栄a h羽 th嘘ng đi羽n. M員t khác

nó là c挨 s荏 đ吋 ti院n hành ho衣ch đ鵜nh chi院n l逢嬰c phát tri吋n h羽 th嘘ng đi羽n trong

t逢挨ng lai. Do đó tính chính xác c栄a d詠 báo c亥n ph違i đ員c bi羽t chú tr丑ng. Huy羽n

Aông anh thành ph嘘 Hà n瓜i là n挨i có t嘘c đ瓜 phát tri吋n nhanh v隠 kinh t院 xã h瓜i,

song song v噂i s詠 phát tri吋n đó thì nhu c亥u s穎 d映ng đi羽n n<ng ngày càng c医p

thi院t đ員c bi羽t v噂i s詠 xu医t hi羽n c栄a nhi隠u khu công nghi羽p, nhà máy, xí nghi羽p.

Trong th運i gian v瑛a qua thì s詠 thi院u h映t, bi院n đ瓜ng đi羽n n<ng ngày càng ph鰻

bi院n. S詠 bi院n đ瓜ng ph映 thu瓜c vào t瑛ng th運i đi吋m trong ngày d磯n t噂i quá trình s穎 d映ng đi羽n n<ng c栄a khách hàng b鵜 違nh h逢荏ng n員ng n隠. Do đó d詠 báo ph映 t違i

đi羽n t衣i đây càng tr荏 lên c亥n thi院t h挨n bao gi運 h院t đ吋 ho衣ch đ鵜nh, v壱n hành l逢噂i

đi羽n m瓜t cách hi羽u qu違. V壱n d映ng cách gi違i quy院t theo kinh nghi羽m mang tính c鰻 đi吋n vào bài

toán d詠 báo ph映 t違i đi羽n là thi院u chính xác, cách làm 医y ch雨 hoàn toàn d詠a trên

nh英ng kinh nghi羽m c栄a quá kh泳 mà các kinh nghi羽m 医y không ph違i lúc nào c┡ng đúng khi v壱n d映ng vào hoàn c違nh thay đ鰻i liên t映c trong t逢挨ng lai. A吋

HUTECH

kh逸c ph映c nh英ng nh逢嬰c đi吋m trên, ng逢運i vi院t đ逢a ra ph逢挨ng pháp phân tích

bi院n đ鰻i Wavelet. Mô hình d詠 báo áp d映ng phân tích bi院n đ鰻i Wavelet dùng

cho d詠 báo ng逸n h衣n cho ta k院t qu違 d詠 báo khá chính xác, có tính 泳ng d映ng

th詠c ti宇n cao,

đáp 泳ng đ逢嬰c nhu c亥u phát tri吋n t逢挨ng lai c栄a ngành đi羽n.

2. GIＵI THUｅT CH⇒∨NG TRÌNH VÀ KｗT QUＵ でNG DっNG:

2.1 THU一T TOÁN C愛 B謂N C曳A CH姶愛NG TRÌNH

+ Ph逢挨ng pháp d詠 báo Box-Jenkins d詠a trên c挨 s荏 hành vi quá kh

と c栄a chính

bi院n đang c亥n d詠 báo.

+ Ph逢挨ng pháp d詠 báo Box-Jenkins thông qua mô hình d詠 báo ARMA (quá

trình trung bình tr逢嬰t AR và t詠 quy h欝i MA).

+ 2 mô hình ARMA m荏 r瓜ng:

- Mô hình ARIMA: Áp d映ng cho chu厩i có xu th

院 không 鰻n đ鵜nh t<ng

hay gi違m theo th運i gian, ta đ逢a chu厩i v隠 d衣ng d瑛ng lo衣i b臼 y院u t嘘 xu th院.

- Mô hình SARIMA: Áp d映ng cho chu厩i có y院u t嘘 mùa v噂i chu k┻ b茨ng

4 (quý), 12 (tháng), ta đ逢a chu厩i v隠 d衣ng d瑛ng lo衣i b臼 y院u t嘘 mùa.

2.2 CÁC B姶閏C C曳A PH姶愛NG PHÁP D衛 BÁO BOX-JENKINS.

B逢噂c 1: Aおnh dＴng mô hình (Tìm các giá trお p, d, q): Aây là b逢噂c quan tr丑ng

nh医t đ吋 nh壱n bi院t t医t c違 các h丑 mô hình ARMA và đ逢a ra mô hình nào thích h嬰p và t嘘i 逢u nh医t. -A逢a chu厩i v隠 d衣ng d瑛ng ( Xác đ鵜nh b壱c d c栄a xu th院, xác đ鵜nh chu k┻, l医y sai

phân đ吋 lo衣i b臼 y院u t嘘 xu th院 và chu k┻) -Xác đ鵜nh p, q c栄a mô hình nh運 vào bi吋u đ欝 t逢挨ng quan (Phân tích đ欝 th鵜 trong

các tr逢運ng h嬰p đ挨n gi違n)

B逢噂c 2: ⇒ずc l⇔ぢng các

hう sぐ cてa mô hình:

-Mô hình AR(p) áp d映ng ph逢挨ng pháp bình ph逢挨ng c詠c ti吋u ho員c dung quan h羽 gi英a tính t詠 t逢挨ng quan và các h羽 s嘘 c栄a mô hình.

-Mô hình MA(q) áp d映ng ph逢挨ng pháp l員p d逢噂i d衣ng quét.

HUTECH

B逢噂c 3: Kiあm tra giá trお mô hình: C亥n ch丑n ra mô hình phù h嬰p nh医t v噂i các s嘘 li羽u hi羽n có, n院u không ch丑n đ逢嬰c mô hình thích h嬰p ph違i quay l衣i b逢噂c m瓜t.

-H羽 s嘘 c栄a mô hình ph違i khác 0, n院u không th臼a mãn thì lo衣i ra kh臼i mô hình

ARMA.

-Ki吋m đ鵜nh tính d瑛ng c栄a các ph亥n d逢, n院u ph亥n d逢 là m瓜t nhi宇u tr逸ng thì đ衣t

yêu c亥u n院u không th臼a thì l壱p l衣i quá trình cho đ院n khi tìm đ逢嬰c mô hình thích h嬰p.

B逢噂c 4:

Dば báo: D詠 báo gi噂i h衣n trong m瓜t vài chu k┻ (ng逸n h衣n) vì biên đ瓜

sai s嘘 t<ng nhanh theo th運i gian d詠 báo.

-Khi d詠 báo ta tính giá tr鵜 d詠 báo cho m瓜t th運i đo衣n s逸p t噂i.

-S穎 d映ng giá tr鵜 d詠 báo đ吋 tính cho giá tr鵜 d詠 báo th運i đo衣n ti院p theo.

-C泳 ti院p t映c nh逢 v壱y cho đ院n khi h院t th運i đo衣n xác đ鵜nh.

2.3 CÁC B姶閏C C曳A PHÂN TÍCH WAVELET K蔭T H営P

PH姶愛NG PHÁP D衛 BÁO BOX-JENKINS.

B逢噂c 1: Phân tích và tái cＸu trúc tín hiうu qua Wavelet transform:

-Tách tín hi羽u thành các chu厩i x医p x雨 và chi ti院t (ch丑n h丑 Wavelet phù h嬰p thì d詠 báo m噂i chính xác).

B逢噂c 2: Tiｘn hành dば báo cho tなng chuざi: Th詠c hi羽n các b逢噂c theo ph逢挨ng

pháp d詠 báo Box-Jenkins

B逢噂c 3: Tái cＸu trúc kｘt quＶ dば báo bｊng biｘn đごi Wavelet ng⇔ぢc cho ra kｘt

quＶ dば báo.

-T鰻ng h嬰p chu厩i d詠 báo x医p x雨 và chi ti院t ra k院t qu違 c亥n d詠 báo.

2.4 K蔭T QU謂 D衛 BÁO B稲NG PH姶愛NG PHÁP BOX-JENKINS:

Nh壱p chu厩i d英 li羽u 10 ngày đ吋 d詠 báo t瑛 gi運 217 đ院n gi運 240 (24 gi運). A欝 th鵜

chu厩i ph映 t違i c亥n d詠 báo (chu厩i th詠c t院) :

HUTECH

Ph映 t違i có tính mùa, ta lo衣i b臼 tính ch医t mùa vì n茨m trong d詠 báo có tính

trung h衣n và dài h衣n. Ph映 t違i có tính l員p l衣i sau 24h, ta đ逢a chu厩i v隠 chu厩i

d瑛ng. Phân tích hàm t逢挨ng quan đ挨n ACF và hàm t詠 t逢挨ng quan riêng PACF,

ta th医y hàm t逢挨ng quan đ挨n ACF gi違m đ隠u còn hàm t詠 t逢挨ng quan riêng PACF

gi違m đ瓜t ng瓜t sau đ瓜 tr宇 p=1. Ta ch丑n mô hình AR(1,0).

Ví d映 泳ng v噂i h羽 s嘘 AR = 0.8473; C=0.0021 ta d磯n t噂i mô hình t詠 h欝i

quy là 1 1 8473 1 t = + t- = .0 0021+ .0 t￾y m j y y

K院t qu違 sai s嘘 trung bình Mape :

tb = 6.3468%

A欝 th鵜 chu厩i d詠 báo và chu厩i th詠c t院

0 50 100 150 200 250

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

chuoi du bao v-duong dut net; chuoi thuc te u-duong lien net

2.5 K蔭T QU謂 D衛 BÁO B稲NG BI蔭N A蔚I WAVELET K蔭T H営P

PH姶愛NG PHÁP BOX-JENKINS :

HUTECH

S穎 d映ng phân tích Wavelet b壱c 3 v噂i sóng m磯u là db5. Chu厩i d英 li羽u pn

lúc này s胤 đ逢挨c phân tích thành 4 chu厩i : pn = D1 +D2 +D3 +A3

Chu厩i D1, D2, D3 là chu厩i chi ti院t, chu厩i A3 là chu厩i x医p x雨, các chu厩i

đ逢嬰c xây d詠ng nh逢 sau:

A3 = å pmnj mn t);( m = 1,..., M

f

; Dn = å =

n

pnmy nm t);( m 1,..., M

y

Ta ti院n hành phân tích t瑛ng chu厩i nh逢 đã xây d詠ng mô hình ARIMA

cho chu厩i d英 li羽u đ亥u vào. Xây d詠ng mô hình x医p x雨 và d詠 báo cho riêng t瑛ng

chu厩i.

Sau khi đã phân tích t瑛ng chu厩i, ta t鰻ng h嬰p l衣i thành chu厩i d詠 báo pn’:

pn’=D1’ +D2’ +D3’ +A3’

K院t qu違 sai s嘘 trung bình Mape :

tb = 2.1997%

A欝 th鵜 chu厩i d詠 báo và chu厩i th詠c t院

0 50 100 150 200 250

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

chuoi du bao v-duong dut net; chuoi thuc te u-duong lien net

HUTECH

ABSTRACT

1. INTRODUCE ABOUT SUBJECT:

The electricity load forecasting plays an important role in ensuringsafe working

regime to be effective and economical power system

. On the other hand it is

the basis to conduct strategic planning to develop future power system.

Thus the accuracy of the forecasts need special attention

.Dong Anh District of

Hanoi city where there is rapid growth of economic and social,

Parallel with that development, the demand for power users more

pressing particularly with the emergence of many industrial parks, factories and

enterprises

. During the recent shortages

, power fluctuations become

increasingly popular

. The variation depends on the time of the dayled

to the use of power customers were affected

.Thereforeelectricity load forecasts

in this increasingly more necessary than ever to plan, operate an efficient grid.

How to solve manipulation by classical experience nature on computation

power load forecast is inaccurate, how it just purely based on the experiences

of the past that the experience was notalways true when applied

to continuously changing circumstancesin the future. To overcome the above

disadvantages, the writer offers analysis method of wavelet transform.

Forecasting model application of wavelet transform analysis for short￾term forecast we predicted theresults accurately, taking into

account practical applications to meet the needs of future development of the

electricity sector. 2. ALGORITHM PROGRAM APPLICATIONAND RESULTS:

2.1 BASIC ALGORITHM PROGRAM

+ Method of Box-Jenkins forecasts based on past conduct of theforecasting

variables are needed.

+ Method of Box-Jenkins forecasting via ARMA model forecasts(AR moving

average process and self-regulation in MA).

+ 2 extended ARMA model:

- ARIMA model: Application to sequence instability tends toincrease or

decrease over time, we put the string on the formfactor stopping trend removal.

- SARIMA model: Application to sequence elements in fourseasons with the

periodic (quarterly), 12 (Month), we take the formatstring stops eliminate

seasonal factors.