Plinski nominatori
Pravilnikom o organizaciji tržišta prirodnim plinom uvedene su značajne promjene za opskrbljivače na distributivnom sustavu Republike Hrvatske.
Temeljna promjena je uvođenje nominacije odnosno dostavljanja predviđenih satnih potrošnji plina za sljedeći plinski dan. Duplico u suradnji s tvrkom PTMG i Elektrotehničkim fakultetom u Zagrebu razvio je aplikaciju za izradu takvih nominacija baziranom na neurononskim mrežama.
Slika 1. Ekran sa prikazom prognoziranih sutrašnjih meteoroloških prilika
Neuronske mreže imaju svojstvo univerzalnog linearnog aproksimatora, zahtijevaju relativno malu količinu povijesnih podataka te imaju mogućnost adaptiranja čime su uklonjeni problemi koji nastaju zbog stohastičnosti sustava potrošnje prirodnog plina, male količine povijesnih podataka, povećanja korisnika i mogućih redukcija.
Mjesta za preuzimanje podataka o potrošnji plina
Kako su distribucijska područja pojedinog opskrbljivača podjeljena prema mjerno-redukcijskim stanicama operatera transportnog sustava nužno je izvesti mjerenja potrošnje plina upravo na tim mjestima. Na taj način osigurana je usporedivost mjerenja sa onim operatera transportnog sustava i olakšana obrada pristiglih podataka za ulaz u sustav za izradu nominacija.
Potrošnja prirodnog plina velikih potrošača, većinom industrijskih pogona, ovisi prvenstveno o stanju proizvodnje, a ono se nikako ne može povezati sa predvidljivim čimbenicima potrošnje prirodnog plina. Stoga se na korektor svakog velikog potrošača spaja mjerni uređaj koji svakodnevno dostavlja velikom potrošaču i opskrbljivaču podatke o satnoj potrošnji.
Slika 2. Ekran za izradu nominacija
Način preuzimanja podataka
Preuzimanja očitanja s mjernih mjesta i mjerno-redukcijskih stanica odvijaju se pomoću telemetrijskih stanica koje imaju mogućnost povezivanja u zatvorenu VPN mrežu sa statičkim IP adresama svake pojedine stanice.
Povezivanje unutar VPN mreže realizira se preko GPRS/UMTS mreže mobilnog operatera čime se izbjegava instalacija skupe telekomunikacijske opreme i ostvaruje siguran, brz i jeftin prijenos podataka.
Za uspješnu izradu nominacija potrebno poznavati meteorološke prilike koje su vladale prilikom određenog očitanja potrošnje prirodnog plina. Iz tog razloga na području opskrbljivača postavlja se automatizirana meteorološka stanica koja se povezuje u VPN mrežu te šalje svoja mjerenja u nadzorno-upravljački centar svakih sat vremena.
Raspoloživa mjerenja meteorološke stanice su:
- Temperatura zraka
- Relativna vlažnost
- Smjer vjetra
- Brzina vjetra
- Količina oborina
- Osjet ugode
- Naoblaka
Faktori utjecaja na potrošnju plina
Potrošnja prirodnog plina je sustav čija dinamika ovisi o meteorološkim podacima, danu u tjednu, godišnjem dobu te rastu odnosno padu broja korisnika.
Od meteoroloških podataka mjerenih automatskom meteorološkom stanicom najveći utjecaj na potrošnju plina ima temperatura, manje oborine, naoblaka te brzina i smjer vjetra. Ovisno o geografskom području na kojem se nalazi opskrbljivač te o godišnjem dobu različite meteorološke veličine dobivaju ili gube na važnosti.
Opis sustava za izradu nominacija
Sustav za izradu nominacija čini pedeset neuronskih mreža, polinomske funkcije te skup neizrazitih pravila za odlučivanje.
Na slici 3 prikazan je ekran na kojem je moguća analiza povijesnih podataka o potrošnji i temperaturi uspoređena s nominacijom i prognozama za sljedeći dan u ovisnosti o traženim kriterijima. Kriterije prikaza odabire korisnik na izborniku u tablici koja se nalazi u gornjem lijevom dijelu ekrana.
Slika 3. Ekran za analizu potrošnje
Nakon usporedbe proračunatih nominacija i prognoziranih meteoroloških podataka sa povijesnim potrošnjama i vremenskim uvjetima korisnik je u mogućnosti na osnovu iskustva i sazananja o mogućim izvanrednim potrošnjama (uključenje asfaltne baza) ručno promijeniti nominacije i takve prihvatiti kao konačne.
Slika 4. Ekran sa prikazom nominacija izmijenjenih od strane korisnika
Meteorološki podaci prikupljeni automatskom meteorološkom stanicom spremaju se u bazu podataka kojoj se može pristupiti ekranom prikazanim na slici 3. Moguća je i elementarna statistička analiza podataka na željenom vremenskom intervalu što je prikazano na slici 5.
Slika 5. Prikaz arhive meteoroloških podataka sa statističkom analizom
Na slici 6. prikazan je ekran sa arhivama potrošnji i nominacija koje dalje mogu biti iskorištene za analizu i adaptaciju sustava za izradu nominacija.
Slika 6. Ekran za prikaz arhive nominacija i potrošnji
Prikaz dobivenih rezultata
Na sljedećim slikama prikazani su rezultati dobiveni pri izradi nominacija predviđanja potrošnje plina u zimskom i ljetnom periodu kod distributera PLIN VTC iz Virovitice.
Rezultati za zimski dan
Na sljedećim slikama prikazane su nominacije i meteorološke prilike kao i odstupanja od stvarnih vrijednosti za dan 19.2.2010. Pri izradi ovih nominacija korištene su samo temperature kao ulazni meteorološki parametri. Razlog tome je vrlo mala baza povijesnih podataka prikupljena do 19.2.2010. koja je sadržavala podatke za samo zadnjih sedamdesetak dana.
Usprkos tako malim količinama podataka postignute su zadovoljavajuće točnosti pri izradi nominacija. U ovom slučaju dnevna nominacija iznosila je 4431 m3 , a stvarna potrošnja 4377 m3 što znači da pogrešku od 54 m3 odnosno 1,2% i prosječnu satnu grešku od 4,7%.
Slika 7. Prikaz nominirane i stvarne satne potrošnje za dan 19.2.2010. sa postotnim odstupanjima
Slika 8. Graf izmjerene i prognozirane temperature za dan 19.2.2010.
Rezultati za ljetni dan
Niže navedeno je prikaz nominirane i stvarne satne potrošnje za dan 08.7.2010. sa postotnim odstupanjima.
Slika 9. Prikaz nominirane i stvarne satne potrošnje za dan 08.7.2010. sa postotnim odstupanjima
Slika 10. Graf izmjerene i prognozirane temperature za dan 8.7.2010.
U ljetnom razdoblju dnevna potrošnja pada na jednu desetinu zimske, a njena ovisnost o dobu dana i ljudskom faktoru dobiva veću važnost od temperature. Kod ovako malih satnih potrošnji javlja se problem točnosti sustava za izradu nominacija. Pri, na primjer, satnoj potrošnji od svega 10 m3 naša nominacija može iznosit 12 m3.
Apsolutno gledajući to je minorna pogreška od svega 2 m3 , no relativno to je velikih 20%. Pri takvim uvjetima gotovo je nemoguće da satna pogreška tijekom cijeloga dana iznosi manje od 10%. Razliku 2 m3 može proizvesti svega par kućanstava utrošivši prirodni plin u svrhe koje se ne mogu direktno vezati s ulaznim parametrima (npr. kuhanje ili pečenje).
Za dan 8.7.2010. postignuta je dnevna potrošnja od 522 m3 uz iznos nominacije od 527 m3 što daje razliku od 5 m3 odnosno 1%. Pri tome je prosječna satna pogreška iznosila 10,4%.
Efikasni plinski nominatori
U uvjetima male potrošnje prirodnog plina kakvi vladaju na mnogim distribucijskim područjima u Republici Hrvatskoj program za izradu nominacija planirane potrošnje prirodnog plina dao je dobre rezultate.
Glavni problemi na koje se u izradi programa za nominaciju nailazilo bila je mala ili nikakva arhiva povijesnih meteoroloških podataka o potrošnji prirodnog plina i uvjetima kod kojih je do te potrošnje došlo.
Iz tog razloga je nužno prikupljanje podataka i stvaranje arhive prije nego se program za nominacije počne izrađivati.
Pri malim potrošnjama u sustavu naročito u ljetnom periodu na potrošnju značajan utjecaj imaju potrošači koji po pravilniku ne spadaju u velike potrošače, ali u sumi imaju veliku potrošnju u odnosu na potrošnju domaćinstava. Takvi potrošači su prvenstveno asfaltne baze i sušare.
Iskustvo je stoga pokazalo da se na tržištu program za nominiranje planirane potrošnje prirodnog plina ne može kupiti kao gotov paket, već da je nužna uska višegodišnja suradnja između projektanta programa za nominaciju i korisnika kako bi se definirale, uočile i u program ugradile sve raznolikosti i posebnosti promatranog distribucijskog područja.
