پایان نامه پیش بینی تقاضای برق با داده کاوی

پایان نامه پیش بینی تقاضای برق با داده کاوی با عنوان تحلیل و پیش بینی رفتار مصرف برق مشترکین با استفاده از تکنیک های داده کاوی می باشد. ویژگی های منحصربفرد انرژی برق در مقایسه با سایر انواع انرژی، موجب جایگاه استراتژیک و پراهمیت آن در دنیای امروزی گردیده است. از سوی دیگر با توجه به نقش قابل  توجه این انرژی در تمام سطوح زندگی، عدم عرضه ی مداوم برق (قطعی) می تواند مشکلات عدیده ای را در جامعه ایجاد نماید. بنابراین پیش بینی میزان بار مورد نیاز مشترکین در طی دوره های آتی و تجزیه و تحلیل الگوی رفتار مصرفی آن ها در صنعت برق بسیار مهم و ضروری می باشد.

در این تحقیق ما بر آن بودیم که با در نظر گرفتن دو عامل تاثیرگذار شرایط آب وهوایی و شرایط زمانی به پیش بینی بار و تجزیه و تحلیل رفتار مصرفی مشترکین بپردازیم. بدین منظور داده های مصرفی ۵۵۹۵ مشترک شهرستان ارومیه طی ۱۲ دوره ی اخیر مورد استفاده قرار گرفت. طبق روش تحقیق مطرح شده، در محیط نرم افزار کلمنتاین و با در نظر گرفتن جایگشت-های مختلف عوامل تاثیرگذار بر مصرف انرژی، الگوریتم های پیش بینی کننده و خوشه بندی را بر روی پایگاه داده مذکور اجرا نمودیم.  با اجرای چندین باره ی طی استاندارد CRISP، عوامل موثر بر روی میزان بار مصرفی مشترکین استان آذربایجان غربی شناسایی شدند. همچنین برای دستیابی به  نتایج مطلوب تر، چندین مرتبه با تنظیم پارامترها،  مدل ها  ی مربوطه ایجاد و ارزیابی گردید.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه و طرح مسئله
۱-۱- مقدمه۱
۱-۲- بیان مسئله تحقیق۲ 
۱-۳- ضرورت و اهداف تحقیق  3
۱-۴- جنبه جدید بودن و نوآوری تحقیق ۶
۱-۵- ساختار پایان نامه  7

فصل دوم: مبانی نظری تحقیق
۲-۱- مقدمه۹
۲-۲- انرژی الکتریکی و اهمیت آن  9
۲-۳- ویژگی های انرژی الکتریکی  11
۲-۴- تاریخچه صنعت برق در جهان و ایران ۱۴
۲-۵- زنجیره ی عرضه ی برق۱۵
۲-۵-۱ تولید ۱۶
۲-۵-۲- انتقال ۱۶
۲-۵-۳- توزیع ۱۶
 2-5-3-1- مصرف برق در ایران و جهان ۱۷
 2-5-3-2- مشترک ۱۸
 2-5-3-2-1- مشترکین بخش خانگی  18
 2-5-3-2-2- مشترکین بخش تجاری ۱۹
 2-5-3-2-3- مشترکین بخش صنعت ۱۹
 2-5-3-2-4- مشترکین بخش عمومی ۱۹
 2-5-3-2-5- مشترکین بخش حمل و نقل  20
 2-5-3-2-6- مشترکین بخش کشاورزی  20
۲-۶ مطالعه و پیش بینی بار  22
۲-۶-۱- الگوی مصرف  23
۲-۶-۲- پیش بینی مصرف  23 
۲-۶-۳- عوامل موثر بر مصرف برق  24
 2-6-3-1- شرایط آب و هوایی۲۵
 2-6-3-2- متغیرهای زمانی ۲۶
 2-6-3-3- ویژگی های محل اقامت مشترک  27
۲-۷- داده کاوی  27
۲-۷-۱- اهداف داده کاوی۲۹
۲-۷-۲- روش های داده کاوی۳۰
 2-7-2-1- دسته بندی  30
 2-7-2-2- خوشه بندی ۳۱
 2-7-2-3- تحلیل وابستگی ۳۱
۲-۷-۳- فرآیند داده کاوی ( مدل CRISP-DM )32 
۲-۸- چکیده فصل  34

فصل سوم: مروری بر ادبیات تحقیق 
۳-۱- پیشینه تحقیق ۳۶
۳-۲- چکیده فصل  41

فصل چهارم: روش تحقیق 
۴-۱- مقدمه ۴۳
۴-۲- فرآیند داده کاوی  44
۴-۳- استاندارد CRISP-DM44
۴-۳-۱- مرحله درک تجاری ۴۵
۴-۳-۲- مرحله درک داده ها ۴۶
۴-۳-۳- مرحله پیش پردازش داده ها ۵۰
۴-۳-۴- مرحله ساختن مدل۵۳
 4-3-4-1- الگوریتم  C&R 53
 4-3-4-2- الگوریتم CHAID  55
 4-3-4-3- الگوریتم رگرسیون خطی ۵۶
 4-3-4-4- الگوریتم شبکه عصبی۵۷
 4-3-4-5- الگوریتم کوهونن۵۸
۴-۳-۵- مرحله ارزیابی مدل ۵۹
۴-۳-۶- بکارگیری مدل ۶۱
۴-۴- چکیده فصل  62

فصل پنجم: نتایج و ارزیابی 
۵-۱- مقدمه ۶۳
۵-۲- نتایج  64
۵-۲-۱- نتایج حاصل از پیش بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن "تعطیلات" به عنوان عامل موثر ۶۴
  5-2-2- نتایج حاصل از پیش بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن "میانگین ارتفاع سقف ابر" به عنوان عامل موثر۶۶
  5-2-3- نتایج حاصل از پیش بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن "کمینه دما و بیشینه دمای موثر" به عنوان عوامل موثر ۶۷
  5-2-4- نتایج حاصل از پیش بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن "تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر" به عنوان عوامل موثر۶۸
  5-2-5- مقایسه عملکرد حالت های مختلف بر اساس معیار ارزیابی میانگین درصد قدرمطلق خطا۷۱
  5-2-6- خوشه بندی رفتار مصرفی مشترکین برق با در نظر گرفتن عوامل موثر ۷۲
۵-۳- چکیده فصل  76

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
۶-۱- مقدمه ۷۷
۶-۲- یافته های تحقیق  78
۶-۳- پیشنهاد برای تحقیقات آتی۸۱

منابع۸۲

فهرست جدول ها
جدول ۴-۱- اطلاعات کارکرد مشترکین  46
جدول ۴-۲- اطلاعات هواشناسی ۴۸
جدول ۵-۱- پیش بینی مصرف برق مشترکین با عامل "تعطیلات" 65
جدول ۵-۲- پیش بینی مصرف برق مشترکین با عامل "میانگین ارتفاع سقف ابر"  66
جدول ۵-۳- پیش بینی مصرف برق مشترکین با عوامل "کمینه دما و بیشینه دمای موثر"  67
جدول ۵-۴- پیش بینی مصرف برق مشترکین با عوامل "تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر " 69
جدول ۵-۵- خوشه های رفتاری مشترکین برق۷۳

فهرست شکل ها
شکل ۲-۱- نمودار مصرف برق در جهان در طی سال های ۲۰۰۰-۲۰۰۰۹ ۱۷
شکل ۲-۲- نمودار مصرف برق در ایران در طی سال های ۱۳۸۳-۱۳۸۹۱۸
شکل ۲-۳- درصد انرژی برق مصرفی کشور به تفکیک بخش-های مختلف در سال ۱۳۸۹  21
شکل ۲-۴- درصد مشترکین بخش های مختلف در سال ۱۳۸۹۲۱
شکل ۲-۵- درصد انرژی مصرفی استان آذربایجان غربی به تفکیک بخش های مختلف در سال ۱۳۸۹  21
شکل ۲-۶- درصد مشترکین بخش های مختلف استان آذربایجان غربی در سال ۱۳۸۹ ۲۱
شکل ۲-۷- داده کاوی به عنوان یک مرحله از فرآیند کشف دانش ۲۹
شکل ۲-۸- مراحل مدل مرجع فرآیند داده کاوی ۳۳
شکل ۴-۱- ساختار شبکه کوهونن  58
شکل ۵-۱- مقایسه الگوریتم ها در پیش بینی مصرف برق مشترکین با عامل "تعطیلات"65
شکل ۵-۲- مقایسه الگوریتم ها در پیش بینی مصرف برق مشترکین با عامل "میانگین ارتفاع سقف ابر"67
شکل ۵-۳- مقایسه الگوریتم ها در پیش بینی مصرف برق مشترکین با عوامل "کمینه دما و بیشینه دمای موثر" 68
شکل ۵-۴- مقایسه الگوریتم ها در پیش بینی مصرف برق مشترکین با عوامل "تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر "  69
شکل ۵-۵- قسمتی از درخت تصمیم ایجاد شده توسط مدل Kohonen-CHAID70
شکل ۵-۶- مقادیر میانگین مصرف واقعی و پیش بینی شده توسط مدل Kohonen-CHAID 71
شکل ۵-۷- عملکرد حالت های مختلف بر اساس معیار ارزیابی میانگین درصد قدرمطلق خطا۷۲