Prognozowanie energii
Prognozowanie energii obejmuje prognozowanie zapotrzebowania ( obciążenia ) i ceny energii elektrycznej , paliw kopalnych (gaz ziemny, ropa naftowa, węgiel) oraz odnawialnych źródeł energii (OZE; woda, wiatr, słońce). Prognozowanie może być zarówno oczekiwaną wartością ceny, jak i prognozą probabilistyczną .
Tło
Kiedy sektory energii elektrycznej były regulowane, monopoliści energetyczni wykorzystywali krótkoterminowe prognozy obciążenia w celu zapewnienia niezawodności dostaw i długoterminowe prognozy popytu jako podstawę planowania i inwestowania w nowe moce. Jednak od wczesnych lat 90. proces deregulacji i wprowadzania konkurencyjnych rynków energii elektrycznej zmienia krajobraz tradycyjnie monopolistycznych i kontrolowanych przez rząd sektorów energetycznych. W wielu krajach na całym świecie energia elektryczna jest obecnie przedmiotem obrotu na zasadach rynkowych z wykorzystaniem spot i instrumentów pochodnych . Na poziomie korporacyjnym prognozy obciążenia i cen energii elektrycznej stały się podstawowym elementem mechanizmów decyzyjnych przedsiębiorstw energetycznych. w skrajnym przypadku mogą doprowadzić do ogromnych strat finansowych i bankructwa . Pod tym względem przedsiębiorstwa energetyczne są najbardziej narażone, ponieważ generalnie nie mogą przenieść swoich kosztów na klientów detalicznych.
Chociaż przeprowadzono wiele badań empirycznych dotyczących prognoz punktowych (tj. „najlepszego przypuszczenia” lub oczekiwanej wartości ceny spot), prognozy probabilistyczne – tj. interwałowe i gęstościowe – nie zostały dotychczas szczegółowo zbadane. To się jednak zmienia i obecnie zarówno badacze, jak i praktycy skupiają się na tym drugim. Podczas gdy Global Energy Forecasting Competition w 2012 r. dotyczył punktowego prognozowania obciążenia elektrycznego i energii wiatrowej, edycja 2014 miała na celu probabilistyczne prognozowanie obciążenia elektrycznego, energii wiatrowej, energii słonecznej i cen energii elektrycznej.
Korzyści wynikające z ograniczenia błędów w przewidywaniu obciążenia elektrycznego i cen
Ekstremalna zmienność hurtowych cen energii elektrycznej , która może być nawet o dwa rzędy wielkości wyższa niż w przypadku jakiegokolwiek innego towaru lub aktywów finansowych, zmusiła uczestników rynku do zabezpieczenia się nie tylko przed ryzykiem wolumenowym, ale także przed zmianami cen. Wytwórca, przedsiębiorstwo użyteczności publicznej lub duży odbiorca przemysłowy, który jest w stanie prognozować zmienne ceny hurtowe z rozsądnym poziomem dokładności, może dostosować swoją strategię przetargową oraz własny harmonogram produkcji lub zużycia, aby zmniejszyć ryzyko lub zmaksymalizować zyski na rynku dnia następnego handlowy. Ponieważ jednak prognozy obciążenia i cen są wykorzystywane przez wiele działów przedsiębiorstwa energetycznego, bardzo trudno jest oszacować korzyści płynące z ich poprawy. Zgrubne oszacowanie oszczędności wynikających ze zmniejszenia o 1% średniego bezwzględnego błędu procentowego (MAPE) dla zakładu energetycznego o obciążeniu szczytowym 1 GW jest następujące:
- 500 000 USD rocznie z długoterminowego prognozowania obciążenia ,
- 300 000 USD rocznie z krótkoterminowego prognozowania obciążenia,
- 600 000 USD rocznie z krótkoterminowego prognozowania obciążenia i cen.
Oprócz prognozowania obciążenia elektrycznego, istnieją również podejścia integracyjne dla sieci o wysokim wskaźniku penetracji energii odnawialnej w celu bezpośredniego prognozowania obciążenia netto.
Główne obszary zainteresowań
Do najpopularniejszych (pod względem liczby prac badawczych i opracowanych technik) podobszarów prognozowania energetycznego należą:
- Prognozowanie obciążenia (prognozowanie obciążenia elektrycznego, prognozowanie zapotrzebowania na energię elektryczną). Chociaż „ obciążenie ” jest terminem niejednoznacznym, w prognozowaniu obciążenia „obciążenie” zwykle oznacza zapotrzebowanie (w kW ) lub energię (w kWh ), a ponieważ wielkość mocy i energii jest taka sama dla danych godzinowych, zazwyczaj nie dokonuje się rozróżnienia między popyt i energia. Prognozowanie obciążenia obejmuje dokładne przewidywanie zarówno wielkości, jak i położenia geograficznego w różnych okresach horyzontu planowania. Podstawową wielkością, która nas interesuje, jest zazwyczaj godzinowe całkowite obciążenie systemu (lub strefy). Jednak prognozowanie obciążenia dotyczy również przewidywania godzinowych, dziennych, tygodniowych i miesięcznych wartości obciążenia oraz obciążenia szczytowego .
- Prognozowanie cen energii elektrycznej
- Prognozowanie energii wiatrowej
- Prognozowanie energii słonecznej
Horyzonty prognozowania
Zwyczajowo mówi się o prognozowaniu krótko-, średnio- i długoterminowym, ale w literaturze nie ma zgody co do tego, jakie właściwie powinny być progi:
- Prognozowanie krótkoterminowe zazwyczaj obejmuje horyzonty od kilku minut do kilku dni do przodu i ma pierwszorzędne znaczenie w codziennych operacjach rynkowych . W prognozowaniu obciążenia bardzo krótkoterminowe prognozy z czasem realizacji mierzonym w minutach są często uważane za odrębną klasę prognoz.
- Prognozy średnioterminowe , od kilku dni do kilku miesięcy do przodu, są generalnie preferowane do obliczeń bilansowych , zarządzania ryzykiem i wyceny instrumentów pochodnych . W wielu przypadkach, zwłaszcza w przypadku prognozowania cen energii elektrycznej , ocena opiera się nie na rzeczywistych prognozach punktowych, ale na rozkładzie cen w pewnych przyszłych okresach. Ponieważ ten rodzaj modelowania ma w finansach długą tradycję , obserwuje się napływ „rozwiązań finansowych”.
- Prognozowanie długoterminowe , z czasem realizacji mierzonym w miesiącach, kwartałach, a nawet latach, koncentruje się na analizie i planowaniu opłacalności inwestycji, takich jak określenie przyszłych lokalizacji lub źródeł paliwowych elektrowni.
Inicjatywy
- Grupa robocza IEEE ds. prognozowania energii
- Globalne zawody w prognozowaniu zużycia energii