دانلود پروژه: تحلیل و پیش­بینی رفتار مصرف برق مشترکین با استفاده از تکنیک­های داده­کاوی (مطالعه موردی: شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان غربی)

فهرست

عنوان                                                                                      صفحه

فصل اول: مقدمه و طرح مسئله

1-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1-2- بیان مسئله تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1-3- ضرورت و اهداف تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1-4- جنبه جدید بودن و نوآوری تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1-5- ساختار پایان­نامه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

فصل دوم: مبانی نظری تحقیق

2-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2-2- انرژی الکتریکی و اهمیت آن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2-3- ویژگی­های انرژی الکتریکی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2-4- تاریخچه صنعت برق در جهان و ایران . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

2-5- زنجیره­ی عرضه­ی برق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

      2-5-1 تولید . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .16

عنوان                                                                                      صفحه

      2-5-2- انتقال . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

      2-5-3- توزیع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

                2-5-3-1- مصرف برق در ایران و جهان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

                2-5-3-2- مشترک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

                            2-5-3-2-1- مشترکین بخش خانگی  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

                            2-5-3-2-2- مشترکین بخش تجاری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

                            2-5-3-2-3- مشترکین بخش صنعت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

                            2-5-3-2-4- مشترکین بخش عمومی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 19

                            2-5-3-2-5- مشترکین بخش حمل­و­نقل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

                            2-5-3-2-6- مشترکین بخش کشاورزی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2-6 مطالعه و پیش­بینی بار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

      2-6-1- الگوی مصرف . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

      2-6-2- پیش­بینی مصرف . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

      2-6-3- عوامل موثر بر مصرف برق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

                2-6-3-1- شرایط آب­و­هوایی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

                2-6-3-2- متغیرهای زمانی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

                2-6-3-3- ویژگی­های محل اقامت مشترک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2-7- داده­کاوی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

      2-7-1- اهداف داده­کاوی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

      2-7-2- روش­های داده­کاوی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

                2-7-2-1- دسته­بندی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

عنوان                                                                                      صفحه

                2-7-2-2- خوشه­بندی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

                2-7-2-3- تحلیل وابستگی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

      2-7-3- فرآیند داده­کاوی ( مدل CRISP-DM )  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

2-8- چکیده فصل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

فصل سوم: مروری بر ادبیات تحقیق

3-1- پیشینه تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3-2- چکیده فصل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

فصل چهارم: روش تحقیق

4-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4-2- فرآیند داده­کاوی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

4-3- استاندارد CRISP-DM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

      4-3-1- مرحله درک تجاری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

      4-3-2- مرحله درک داده­ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

      4-3-3- مرحله پیش­پردازش داده­ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

      4-3-4- مرحله ساختن مدل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

                4-3-4-1- الگوریتم  C&R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

                4-3-4-2- الگوریتم CHAID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

                4-3-4-3- الگوریتم رگرسیون خطی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

                4-3-4-4- الگوریتم شبکه عصبی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

                4-3-4-5- الگوریتم کوهونن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

عنوان                                                                                      صفحه

      4-3-5- مرحله ارزیابی مدل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

      4-3-6- بکارگیری مدل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

4-4- چکیده فصل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

فصل پنجم: نتایج و ارزیابی

5-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5-2- نتایج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

      5-2-1- نتایج حاصل از پیش­بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن “تعطیلات” به عنوان عامل موثر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

     5-2-2- نتایج حاصل از پیش­بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن “میانگین ارتفاع سقف ابر” به عنوان عامل موثر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

     5-2-3- نتایج حاصل از پیش­بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن “کمینه دما و بیشینه دمای موثر” به عنوان عوامل موثر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67

     5-2-4- نتایج حاصل از پیش­بینی مصرف برق مشترکین با در نظر گرفتن “تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر” به عنوان عوامل موثر . . . . . . . . .68

     5-2-5- مقایسه عملکرد حالت­های مختلف بر اساس معیار ارزیابی میانگین درصد قدرمطلق خطا . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

     5-2-6- خوشه­بندی رفتار مصرفی مشترکین برق با در نظر گرفتن عوامل موثر . . . . . . .72

5-3- چکیده فصل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76

فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادات

6-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77

6-2- یافته­های تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78

6-3- پیشنهاد برای تحقیقات آتی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

منابع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

عنوان و شماره                                                                           صفحه

جدول 4-1- اطلاعات کارکرد مشترکین . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

جدول 4-2- اطلاعات هواشناسی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

جدول 5-1- پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عامل “تعطیلات” . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

جدول 5-2- پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عامل “میانگین ارتفاع سقف ابر” . . . . . . . .66

جدول 5-3- پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عوامل “کمینه دما و بیشینه دمای موثر” . 67

جدول 5-4- پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عوامل “تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

جدول 5-5- خوشه­های رفتاری مشترکین برق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                      صفحه

شکل 2-1- نمودار مصرف برق در جهان در طی سال­های 2000-20009 . . . . . . . . . . . . .17

شکل 2-2- نمودار مصرف برق در ایران در طی سال­های 1383-1389 . . . . . . . . . . . . . . .18

شکل 2-3- درصد انرژی برق مصرفی کشور به تفکیک بخش­های مختلف در سال 1389. . .21

شکل 2-4- درصد مشترکین بخش­های مختلف در سال 1389 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

شکل 2-5- درصد انرژی مصرفی استان آذربایجان غربی به تفکیک بخش­های مختلف در سال 1389 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

شکل 2-6- درصد مشترکین بخش­های مختلف استان آذربایجان غربی در سال 1389 . . . .21

شکل 2-7- داده­کاوی به عنوان یک مرحله از فرآیند کشف دانش . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

شکل 2-8- مراحل مدل مرجع فرآیند داده­کاوی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

شکل 4-1- ساختار شبکه کوهونن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

شکل 5-1- مقایسه الگوریتم­ها در پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عامل “تعطیلات” . . 65

شکل 5-2- مقایسه الگوریتم­ها در پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عامل “میانگین ارتفاع سقف ابر” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

شکل 5-3- مقایسه الگوریتم­ها در پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عوامل “کمینه دما و بیشینه دمای موثر” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

شکل 5-4- مقایسه الگوریتم­ها در پیش­بینی مصرف برق مشترکین با عوامل “تعطیلات، میانگین ارتفاع سقف ابر، کمینه دما و بیشینه دمای موثر ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

شکل 5-5- قسمتی از درخت تصمیم ایجاد شده توسط مدل Kohonen-CHAID . . . . . 70

شکل 5-6- مقادیر میانگین مصرف واقعی و پیش­بینی شده توسط مدل Kohonen-CHAID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

شکل 5-7- عملکرد حالت­های مختلف بر اساس معیار ارزیابی میانگین درصد قدرمطلق خطا . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

کلمات اختصاری

 

Co2                          Carbon dioxide

GDP                         Gross Domestic Product

NI                             National Income

IEA                           International Energy Agency

LTF                          Long-Term Load Forecasting

MTLF                     Medium-Term Load Forecasting

STLF                        Short-Term Load Forecasting

CRISP-DM               Cross Industry Standard Process for Data Mining

CI                              Computational Intelligence

C&R                       Classification & Regression

CHAID                   Chi-squared Automatic Interaction Detection

SOM                       Self-Organizing Map

MSE                         Mean-Square Error

RMSE                     Root-Mean-Square Error

MAE                       Mean Absolute Error

MAPE                     Mean Absolute Percentage Error