Analiza skuteczności wybranych metod prognoz wieloletnich rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną na potrzeby spółek dystrybucyjnych

Długoterminowe prognozy rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną stanowią dla energetycznych spółek dystrybucyjnych istotną informację zarówno o charakterze ekonomicznym, jak i technicznym [9, 12]. Każdego roku zużycie energii elektrycznej rośnie, co zmusza spółki dystrybucyjne do ciągłych zmian w istniejących elementach sieciowych, np. zwiększenia przekrojów przewodów linii elektroenergetycznych, konfiguracji sieci oraz ich zabezpieczeń, wymiany transformatorów na jednostki o większej mocy. Rysunek 1. przedstawia zmiany w zapotrzebowaniu na energię elektryczną w spółce dystrybucyjne RWE Polska na przestrzeni ostatnich 100 lat.

Jednym z powodów wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną jest oczywiście rosnące zużycie energii elektrycznej u odbiorców. Rozwój aglomeracji miejskiej generuje powstawanie nowych odbiorców, często o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, co również wpływa na wzrost zużycia energii elektrycznej. Konieczne stają się więc inwestycje w nowe elementy sieciowe w przypadku rozwoju urbanistycznego w rejonie dotychczas pozbawionym zasilania, zmiany tras eksploatowanych linii elektroenergetycznych, wymiany transformatorów oraz kablowania linii napowietrznych WN. Inwestycje tego typu są bardzo kosztowne i wymagają długiego czasu na ich realizację. Dokładne prognozy wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną umożliwiają spółce dystrybucyjnej lepsze oszacowanie zysków w kolejnych latach, a więc także dostępnych środków na wymagane inwestycje zarówno związane z rozwojem sieci elektroenergetycznych oraz modernizacji sieci będących w eksploatacji. Prognozy wieloletnie są trudne z uwagi na dość silne powiązania poziomu zapotrzebowania na energię elektryczną z innymi danymi pozaenergetycznymi, m.in. ogólną sytuacją ekonomiczną kraju i regionu, dla którego są wykonywane, rónymi zjawiskami atmosferycznymi występującymi w danym roku (przykładem może być wyjątkowo upalne lato w 2006 roku w Polsce oraz mroźne zimy 2005/2006, 2009/2010), a także sytuacją finansową odbiorców końcowych. Zwiększona częstotliwość występowania różnych zjawisk atmosferycznych typu upalne lata oraz wzrost poziomu życia ludności powodują stały wzrost sprzedaży urządzeń elektrycznych, w tym również klimatyzacyjnych, które zmieniają profile miesięczne zużycia energii elektrycznej oraz wpływają na całkowity roczny poziom zużycia energii elektrycznej. Przykładowo, jak widać na rysunku 2., Francja ma ponaddwukrotnie wyższy poziom zużycia energii elektrycznej na jednego mieszkańca, a Grecja ma o około 50 % wyższy poziom zużycia niż Polska. Wraz z przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej należy spodziewać się powolnego wieloletniego wzrostu zużycia energii elektrycznej na jednego mieszkańca.

przegląd metod stosowanych w prognozach wieloletnich

Na potrzeby prognoz długoterminowych wykorzystuje się m.in. [3, 4, 5, 6, 12] metody oparte na teorii chaosu deterministycznego, metody ekonometryczne, metody regresji wielokrotnej, metody bezpośredniej ekstrapolacji trendu, modele zużycia końcowego, modele oparte na rozkładzie kanonicznym wektora losowego, metody prognozowania przestrzennego wykorzystujące teorię zbiorów rozmytych lub teorię automatów komórkowych oraz metody wykorzystujące sztuczne sieci neuronowe. Na szczególną uwagę wśród wymienionych metod zasługuje metodyka prognozowania przestrzennego jako jedna z najbardziej obiecujących na przyszłość. W metodach prognozowania przestrzennego zapotrzebowania na energię elektryczną [1, 16], do modelowania zmiany liczby odbiorców i zmiany jednostkowego zużycia energii przez odbiorców wykorzystuje się osobne, ale powiązane ze sobą modele.