Projekt TDD ČR. POPIS MODELU TDD verze 3.2

Transkript

1 Projekt TDD ČR Číslo dokumentu: 2314 Vedoucí projektu: Kontakt: Kategorie: doc. Ing. Emil Pelikán, CSc. výstupní dokument Řešitelé: Poslední změna: Ing. Marek Brabec, PhD. 14. října 2011 Mgr. Ivan Kasanický Mgr. Ondřej Konár RNDr. Marek Malý, CSc. Projekt TDD ČR POPIS MODELU TDD verze 3.2 stav ke dni c Ústav informatiky AV ČR, v.v.i.

2 Abstrakt Tento dokument vznikl na základě smlouvy o dílo č. K (21HD38) mezi RWE Plynoprojektem, a.s. a Ústavem informatiky AV ČR, v.v.i., a objednávky číslo Obsahuje popis tvorby a použití modelu TDD pro odhad spotřeby zemního plynu zákazníků s měřením typu C.Dokumentzahrnujestavkedni

3 Obsah 1 Úvod 3 2 Užití modelu TDD provozovatelem distribuční soustavy Výpočetplánovanéročníspotřeby Rozpočetznáméspotřeby Odhadneznáméspotřebyzastanovenéobdobí Výpočetpřepočtenéročníspotřeby Odhadspotřebyzastanovenéobdobí Užití modelu TDD operátorem trhu OdhaddenníspotřebyzákazníkasměřenímtypuC VýpočetpřepočtenýchTDD Výpočetkorekcenatypdne Výpočetteplotníkorekce VýpočetkorekcenaVánoceaVelikonoce Výpočetplánovanéročníspotřeby VýpočetnormalizovanýchTDD Aktualizace modelu TDD Průběžnézpracovánínaměřenýchdat Aktualizacematematickéhomodelu Postuppřipřechodunaregionálnívyhodnocení Výstupní soubory s parametry TDD modelu TabulkypropřiřazenítřídyTDD ParametrymodeluTDD Předávanédenníparametry Parametryteplotnízávislosti PřepočtenéTDD NormalizovanéTDD

4 6 Vzorové výpočty na reálných datech 16 7 Testování modelu TDD Testynaprůběhovýchdatech TestynadatechspolečnostiGasNet Shrnutí a závěr 24 A Slovník zkratek a pojmů 25 A.1 Značkyazkratky A.2 Použitépojmy

5 Kapitola 1 Úvod Tato zpráva je výroční dokumentací projektu TDD za rok Obsahuje metodiku použití modelu TDD provozovatelem distribuční soustavy(dále jako PDS) v kapitole 2 a metodiku užití modelu TDD operátorem trhu(dále jako OTE) v kapitole 3. Dále je obsažen popis aktualizace modelu TDD v roce 2011(kapitola 4), popis předávaných souborů(kapitola 5), vzorové výpočty pro kontrolu implementace(kapitola 6) a testy nové verze modelu TDD na dostupných datech(kapitola 7). 3

6 Kapitola 2 Užití modelu TDD provozovatelem distribuční soustavy 2.1 Výpočet plánované roční spotřeby Plánovanou roční spotřebu(prs) počítá provozovatel distribuční soustavy v daném kalendářním měsíci provšechny zákazníkysměřenímtypuc,unichždošlovtomtoměsíci kfakturaci.na začátku měsíce ledna každého kalendářního roku je třeba přepočítat plánovanou roční spotřebu pro všechny zákazníky s měřením typu C. Plánovaná roční spotřeba je pak použita operátorem trhu pro zúčtování odchylek. kde Plánovanouročníspotřebu 1 O PRS ir i-tého zákazníka za kalendářní rok R vypočteme podle vzorce O PRS ir = O i N, (2.1) TDD pdr d N TDD pdr jepřepočtenýtypovýdiagramdodávky 2 protřídutdd podpovídajícízákazníkovi i,plynárenskýden dakalendářnírok R, O i N jesoučetfakturovanýchspotřebzákazníka izaobdobí N, N jeobdobípokrývajícívšechnyfakturovanéodběryzákazníka ivuplynulýchtřechletech. Pokudjedélkaobdobí N kratšínež10měsíců,použijesejako OiR PRS dohodnutý ve smlouvě o distribuci plynu. předpokládaný odběr plynu 1 Navzdorynázvunejdeoodhadspotřebyzákazníkazakalendářnírok R,tendostanemeažvynásobenímsoučtem přepočteného typového diagramu dodávky příslušné třídy za všechny dny kalendářního roku R. 2 Přepočtenýtypovýdiagramdodávkyjeproaktuálnídenvždyzveřejněnnawebovýchstránkáchoperátoratrhu. Způsob jeho výpočtu je uveden v kapitole 3 tohoto dokumentu. 4

7 2.2 Rozpočet známé spotřeby Rozpočet známé spotřeby se provádí při změně ceny plynu, která nastala v době mezi dvěma fakturacemi, v případě, že v okamžiku této změny nedošlo k odečtu spotřeby ze strany PDS nebo samoodečtu zákazníkem. Známáspotřeba O i zákazníka izadanéobdobí serozpočítádo nposoběnásledujícíchobdobí 1, 2,..., n,kterásenepřekrývajíaplněpokrývajíobdobí,následujícímzpůsobem: 1.Nejprveurčímeodhaddenníspotřeby O id zákazníka iprovšechnydny dobdobí podlevzorce kde Ô id = O i Ô id jeodhadspotřeby O id zákazníka ivedni dmodelemtdd, O i jerozpočítávanáspotřebazákazníka izaobdobí, TDD pdr t TDD ptr, (2.2) TDD pdr jepřepočtenýtypovýdiagramdodávkyprotřídu ppříslušícízákazníkovi i,den da kalendářní rok R. 2.Potéprokaždéobdobí j, j=1,...,nvypočtemeodhadspotřeby O i j zatotoobdobípodle vzorce Ô i j = d jôid. (2.3) Ekvivalentnímpostupemjeprokaždéobdobí j vypočítatodhadspotřeby O i j podlevzorce d Ô i j = O i j TDD pdr. (2.4) t TDD ptr 2.3 Odhad neznámé spotřeby za stanovené období Metodika popsaná v tomto odstavci je vytvořena na základě dohody v rámci expertní skupiny na 6. kontrolním dni projektu TDD v roce Nejde o výsledek analýz ÚI Výpočet přepočtené roční spotřeby Přepočtená roční spotřeba se používá pro odhad spotřeby v případě nedostupnosti údajů z odečtu ze strany PDS nebo samoodečtu zákazníkem tak, jak je uvedeno v odstavci kde Přepočtenouročníspotřebu O PpRS ir O PpRS ir = i-tého zákazníka za kalendářní rok R vypočteme podle vzorce O i P d P TDD pdr 5 TDD pdr, (2.5) d Ω

8 TDD pdr jepřepočtenýtypovýdiagramdodávkyprotřídutdd podpovídajícízákazníkovi i,plynárenskýden dakalendářnírok R, O i P jeposlednífakturovanáspotřebazákazníka izafakturačníobdobí P, Ω je období končící dnem posledního fakturačního období a začínající dnem posledního fakturačního období mínus 365 dní. Pokudjedélkaobdobí P kratšínež10měsíců,nahradísehodnota O i P vevzorci(2.5)součtem více fakturovaných spotřeb za uplynulé období tak, aby souhrnná délka pokrytého období činila minimálně10měsíců. Nejsou-litytospotřebykdispozici,použijesejako O PpRS ir odběr plynu dohodnutý ve smlouvě o distribuci plynu. předpokládaný Odhad spotřeby za stanovené období V tomto odstavci je popsán postup odhadu spotřeby za období za následujících podmínek: kde 1. celé období leží v minulosti, a jsou tedy známy skutečné klimatické podmínky za všechny dny tohoto období, 2.nejsoukdispoziciúdajeoskutečnéspotřebězaobdobí zodečtunastraněpdsnebosamoodečtu zákazníkem. Spotřebu O i zákazníka izaobdobí odhadnemepodlevzorce Ô i = O PpRS d TDD pdr ir, (2.6) d ΩTDD pdr Ô i jeodhadspotřeby O i modelemtdd, O PpRS ir je přepočtená roční spotřeba zákazníka i pro kalendářní rok R vypočtená podle vzorce(2.5), TDD pdr jepřepočtenýtypovýdiagramdodávkyprotřídu podpovídajícízákazníkovi i,plynárenský den dakalendářnírok R, Ω je období končící dnem posledního fakturačního období a začínající dnem posledního fakturačního období mínus 365 dní. 6

9 Kapitola 3 Užití modelu TDD operátorem trhu 3.1 Odhad denní spotřeby zákazníka s měřením typu C Spotřeba O id zákazníka isměřenímtypucvedni dkalendářníhoroku RsemodelemTDDodhadne podle vzorce kde Ô id značíodhadspotřebyzákazníka ivedni d, Ô id = O PRS ir TDD pdr, (3.1) O PRS ir značí plánovanou roční spotřebu zákazníka i pro kalendářní rok R(viz odstavec 3.3), TDD pdr značípřepočtenýtddtřídy podpovídajícízákazníkovi iproden d,normovanýprokalendářnírok R. Upozornění: pro odhad denní spotřeby je vždy nutné použít plánovanou roční spotřebu i přepočtené TDD pro stejný kalendářní rok. Poznámka 3.1 Výsledná spotřeba vychází ve stejných jednotkách, ve kterých vstupuje plánovaná ročníspotřeba O PRS ir. 3.2 Výpočet přepočtených TDD PřepočtenétypovédiagramydodávkyTDD pdr normovanéprokalendářnírokrzískámepodlevzorce kde TDD pdr = D pd c p c R, (3.2) 7

10 D pd jedenníteplotníakalendářníkorekceurčenávztahem D pd =exp(kor den pd +kor teplota pd +kor vanoce pd +kor velikonoce pd ) (3.3) a podrobněji popsaná v odstavcích až 3.2.3, c p jekalibračníkonstantaumožňující usazení modelovýchspotřebvzhledemkdatůmzcelého zákaznického kmene. Je předávána jako parametr c, c R jenormovacíkonstantaplatnáprokalendářnírok Ravypočtenápodlevzorce c R = d RD N pd, (3.4) přičemžhodnotydenníchkorekcí D N pd počítámedlevzorce(3.3)stím,žesedovztahu(3.6) provýpočetteplotníkorekce kor teplota pd dosadíprovšechnydnymístoskutečnýchteplot T d normálovéteploty 1. Poznámka 3.2 Vzhledem k použití normalizace typových diagramů dle požadavků OTE(viz odstavec 3.4)nemákorekčníparametr c p vlivnaodhadspotřebymodelemtdd.zformálníchdůvodůvšakbyl (propřípadzměnylegislativy)zachovánajehohodnotyprovšechnytřídynastavenyna c p = Výpočet korekce na typ dne Přivýpočtukorekce kor den pd natypdnenejprveurčímetypdne d.tenseurčujepodletoho,zdaje aktuální(d),předchozí(d 1)anásledující(d+1)denpracovníčine.Zanepracovnídensepovažuje den, který je sobotou, nedělí nebo státem uznaným svátkem. Ostatní dny jsou pracovní. Typ dne d určíme dle následující tabulky: Typ Předchozí den(d 1) Aktuální den(d) Následující den(d + 1) 1 pracovní pracovní pracovní 2 pracovní pracovní nepracovní 2 nepracovní pracovní nepracovní 3 nepracovní pracovní pracovní 4 pracovní nepracovní nepracovní 4 nepracovní nepracovní nepracovní 5 nepracovní nepracovní pracovní 5 pracovní nepracovní pracovní 1 Zdrojazpůsobvýpočtunormálovýchteplotudávajíplatnápravidlatrhusplynem. 8

11 Člen kor den pd pakpočítámepodlevzorce kor den pd = kat 1p, je-liden dtypu1, kor den pd = kat 2p, je-liden dtypu2, kor den pd = kat 3p, je-liden dtypu3, kor den pd = kat 4p, je-liden dtypu4, kor den pd = kat 5p, je-liden dtypu5, (3.5) kde kat 1p jepředávanýdenníparametrkat1protřídutdd p.podobněskat 2p,..., kat 5p Výpočet teplotní korekce Teplotníkorekci kor teplota pd počítámepodlevzorce kde: kor teplota pd = N pd κ p (w p T d +[1 w p ]T d 1 )+ p(p pd ), (3.6) T d jecelostátníprůměrnádenníteplotazaden d, N pd počítámepodlevzorce N pd = NTkat 1p, je-liden dtypu1, N pd = NTkat 2p, je-liden dtypu2, N pd = NTkat 3p, je-liden dtypu3, N pd = NTkat 4p, je-liden dtypu4, N pd = NTkat 5p, je-liden dtypu5, kde NTkat 1p,...,NTkat 5p jsoupředávanéparametryntkat1,...,ntkat5protřídutdd p, P pd jeprůměrnáteplotazaposledních z p dníoddne d(včetně),tj. kde z p jepředávanýdenníparametrzprotřídutdd p, w p jepředávanýdenníparametrwprotřídutdd p, (3.7) P pd = T d+t d 1 + +T d zp+1 z p, (3.8) κ p (.)jefunkcepředávanájakotabulkahodnotodpovídajícíchteplotěvrozmezí-25 Caž30 Cv souborukonvex32.txt.proteplotymimototorozmezísebereokrajováhodnota(tj. κ p (30) proteplotyvyššínež30 Caκ p ( 25)proteplotynižšínež-25 C). p(.)jefunkcepředávanájakotabulkahodnotodpovídajícíchteplotěvrozmezí-25 Caž30 Cv souborutepfun32.txt.proteplotymimototorozmezísebereokrajováhodnota(tj. p(30) proteplotyvyššínež30 Ca p( 25)proteplotynižšínež-25 C). 9

12 Poznámka3.3Členy κ p (w p T d +[1 w p ]T d 1 )a p(p pd )počítámetak,ženejprvevypočtemehodnotu argumentu(tj. w p T d +[1 w p ]T d 1,resp. P pd ),tuzaokrouhlímenajednodesetinnémístoapotéz příslušnétabulkyurčímehodnotufunkce κ p (.),resp. p(.) Výpočet korekce na Vánoce a Velikonoce 1.Člen kor vanoce pd počítámepodlevzorce kor vanoce pd = fva p, je-liden d23.12.,24.12.,25.12.nebo26.12., kor vanoce pd =0 jinak, kde fva p jepředávanýdenníparametrvanoceprotřídutdd p. (3.9) 2.Člen kor velikonoce pd počítámepodlevzorce kor velikonoce pd = fvel p, je-liden dstředa,čtvrtek,páteknebosobotatýdne před týdnem, v němž je Velikonoční pondělí, kor velikonoce = 0 jinak, kde fvel p jepředávanýdenníparametrvelikonoceprotřídutdd p. (3.10) 3.3 Výpočet plánované roční spotřeby Plánovanouročníspotřebu OiR PRS vzorce kde zákazníka istřídoutdd pprokalendářnírok Rzískámepodle O PRS ir = O i N, (3.11) TDD pdr d N O i N jeskutečná(měřená)spotřebazákazníka izaobdobí N, TDD pdr jepřepočtenýtddtřídy podpovídajícízákazníkovi iproden d,normovanýprokalendářní rok R. Poznámka3.4Období N jedefinovánoplatnýmipravidlytrhusplynem.plánovanéročníspotřeby jsou v agregované podobě předávány operátorovi trhu provozovateli jednotlivých distribučních soustav. 3.4 Výpočet normalizovaných TDD Normalizovanýtypovýdiagramdodávky TDD N pdrtřídy pproden dkalendářníhoroku Rvypočteme podle vzorce kde TDD N pdr= DN pd c R, (3.12) 10

13 D N pd jeteplotníakalendářníkorekcevypočtenádlevzorce(3.3)stím,žesedovztahu(3.6)pro výpočetteplotníkorekce kor teplota pd dosadíprovšechny dnymístoskutečných teplot T d normálovéteploty 2, c R jenormovacíkonstantavypočtenápodlevzorce(3.4). Poznámka3.5Normalizacekonstantou c R nakonkrétníkalendářnírok Rdlevzorců(3.2),(3.4)a (3.12)nemánavýslednýodhadspotřebydlevzorce(3.1)vliv.Vzhledemktomu,ževčlenu OiR PRS se konstanta c R nacházívčitateliavčlenu TDD pdr vjmenovateli,sepřivýpočtuodhadu Ôidkonstanta c R vykrátí.modeltddlzepoužívatibeztétonormalizacenezávisle(tj.beznutnostiúpravyparametrů a přepočtených ročních spotřeb) na konkrétním kalendářním roce. Normalizace byla zařazena do metodiky na výslovnou žádost OTE(z důvodu konzistence s elektroenergetikou). Důsledkemnormalizacekonstantou c R naaktuálníkalendářnírok Rjenapříkladnásledujícískutečnost: d R TDD N pdr = d RD N pd c R = c R c R =1. (3.13) Předpokládáme-litedy,ževkalendářnímroce Rapourčitýpočet 3 posledníchdnípředchozího roku nastanou normálové teploty, získáme odhad spotřeby za rok R zákazníka i s třídou TDD p podle vztahu Ô ir = Ô id = OiR PRS TDDN pdr = OPRS ir TDDpdR N = OPRS ir. (3.14) d R d R d R Zaručení platnosti vztahu(3.14) je jedním z požadavků OTE na metodiku použití modelu TDD a poskytujeinterpretacivýznamuplánovanéročníspotřeby O PRS ir. 2 Zdrojazpůsobvýpočtunormálovýchteplotudávajíplatnápravidlatrhusplynem. 3 vzávislostinaverzimodeluatřídětdd 11

14 Kapitola 4 Aktualizace modelu TDD Aktualizace modelu TDD probíhala v roce 2011 v následujících krocích: 1. průběžné zpracování naměřených hodnot, 2. analýza chování modelu na datech z průběhových měření a na datech ze zákaznického kmene RWE GasNet, 3. úprava metod odhadu parametrů na základě výsledků provedených analýz, 4. odhad parametrů nového modelu. 4.1 Průběžné zpracování naměřených dat I v roce 2011 probíhala analýza naměřených hodinových spotřeb(nasčítaných přes jednotlivé plynárenské dny) a identifikace podezřelých hodnot. Odstraňování chyb v datech trvalo po celou dobu řešeníprojektuatrvádosud.aktuálnístavměřenýchdatjepopsánvezprávěč.2311,kterábyla předána v červnu Aktualizace matematického modelu Struktura modelu 3.2 zůstává multiplikativní. Tvar modelové funkce se mírně změnil. Zohledněn byl prakticky motivovaný požadavek různé citlivosti modelu v různých ročních obdobích. Proto jsou v modelu hladké funkce popisující tvar odpovědi na okamžitou teplotu(přesněji konvexní kombinaci současného dne a dne předchozího) a citlivost na dlouhodobější(týdenní) průměr. Ostatní části modelu(např. popisující rozdílné spotřeby v odlišných typech dnů či ve specifických obdobích Vánoc a Velikonoc) zůstávají podobné. Důraz byl kladen na snadnost softwarové implementace, ta zůstává obdobně jednoduchá jako v loňském roce. Struktura modelu byla navržena a odladěna po rozsáhlé 12

15 analýze a testování na průběhových datech i datech ze zákaznického kmene RWE GasNet. Stratifikace modeludotříd(po4třídáchprodom,moaso)zůstávástejnájakovpředchozíchletech. Odhadbylprovedennaindividuálníchdatechbezpředzpracovávánípřes postačující statistiky typu denních průměrů či mediánů, tedy podrobněji a korektněji. Zohlednění variability v datech je nyní při odhadu parametrů modelu podstatně realističtější. Statistické modelování je postaveno na gaussovském GAM(generalized additive model) modelu s neparametrickými částmi založenými na spline formulaci. V průběhu odhadu i následného testování se jednoznačně ukázalo, že limitujícím faktorem pro zlepšování modelu je kvalita vstupních dat, a to jak průběhových měření tak i celkových dat z fakturací a měření nátoku do soustavy. Zde byly letos detekovány nemalé problémy, které bude nutné neprodleně řešit systémovými opatřeními(důslednou kontrolu kvality bude nutné zavést i pro vstupní údaje, včetně křížových porovnávání dat o plánovaných ročních spotřebách a dat z měření nátoků). 4.3 Postup při přechodu na regionální vyhodnocení Připřechodunaregionálnívyhodnoceníbybylonutné zregionalizovat všechnyparametrytdd modelu(tj. provést odhad parametrů s využitím historických regionálních teplot) a vyřešit řadu praktických a technických detailů s tím spojených. Teprve v takto modifikovaném modelu by se místo celorepublikových teplot zadávaly teploty regionální. Tato úprava zatím není součástí předávaného díla. 13

16 Kapitola 5 Výstupní soubory s parametry TDD modelu V této kapitole jsou popsány všechny aktuálně předávané soubory. Jedná se o soubory s parametry určené k výpočtu přepočtených(normalizovaných) TDD postupem popsaným v kapitole 3 a dále o souboryspřepočtenýmitddzaposlední4rokyanormalizovanýmitddna4rokydopředupro účely provozovatelů distribuční sítě. 5.1 Tabulky pro přiřazení třídy TDD Tabulky pro přiřazení třídy TDD zákazníkovi jsou ve verzi 3.2 modelu TDD totožné s verzí 3.1. Nejsou proto v letošním roce znovu předávány. 5.2 Parametry modelu TDD Předávané denní parametry Parametry denního modelu TDD jsou předávané v souboru koef den32.txt. Jsou to koeficienty určené k výpočtu denní spotřeby pomocí TDD modelu, resp. přepočtených TDD. Soubor má 18 sloupců a 13 řádků. První řádek je hlavička, obsahující názvy jednotlivých parametrů(zmiňované v kapitole 3), druhý až třináctý řádek obsahují hodnoty příslušných parametrů pro danou třídu TDD. První sloupec je hlavička, obsahující názvy tříd TDD. Hodnoty v řádcích jsou oddělenytabelátory,řádkyjsouoddělenyznakem enter (0x0D+0x0A). 14

17 5.2.2 Parametry teplotní závislosti Hodnotyfunkce p(.)zevzorce(3.6)vkap.3jsoupředáványvsouborutepfun32.txt.hodnoty funkce κ p (.)zevzorce(3.6)vkap.3jsoupředáványvsouborukonvex32.txt. Obasouborymají13sloupcůa552řádků.PrvnířádekjehlavičkasnázvytypůTDD.Vprvním sloupcijehodnotateploty(zaokrouhlenánadesetiny C)vrozmezí-25 Caž30 C,vdalšíchsloupcích jsoupakhodnotyfunkce p,resp. κ p projednotlivéteploty(řádek)atypytdd(sloupec).hodnoty vřádcíchjsouoddělenytabelátory,řádkyjsouoddělenyznakem enter (0x0D+0x0A). 5.3 Přepočtené TDD Přepočtené TDD pro roky 2008 až 2011 jsou předávány v souboru PrepocteneTDD32.xls. Jedná se o sešit Excel Soubormá1462řádkůa13sloupců.PrvnířádekobsahujehlavičkusnázvytřídTDD.První sloupec obsahuje datum ve formátu dd.mm.rrrr, další sloupce hodnoty normalizovaných TDD na 16 desetinných míst. Normalizace je provedena pro rok Normalizované TDD Normalizované TDD pro roky 2012 až 2015 jsou předávány v souboru NormalizovaneTDD32.xls. JednáseosešitExcel2003. Soubormá1462řádkůa13sloupců.PrvnířádekobsahujehlavičkusnázvytřídTDD.První sloupec obsahuje datum ve formátu dd.mm.rrrr, další sloupce hodnoty normalizovaných TDD na 16 desetinných míst. Normalizace je provedena pro rok

18 Kapitola 6 Vzorové výpočty na reálných datech Pro ověření správnosti implementace uvádíme následující příklad. Uvažujme zákazníka s třídou TDD p =DOM1asjedinouznámouhistorickouspotřebou O = 103m 3 zaobdobí = VypočtemepomocímodeluTDDodhadjehospotřeby Ôidvedni d= Poznámka 6.1 Pro výpočet PRS a přepočtených koeficientů byla zvolena normalizace pro rok Poznámka 6.2 Den pro vzorový výpočet byl zvolen v roce 2011 z důvodu dostupnosti aktuálních průměrných denních teplot. 1. Určíme typ dne d. Předchozí( ) i aktuální( ) den jsou pracovní, následující ( ) den je nepracovní, den je tedy dnem typu 2. 2.Načtemekomponentu kor den pd = kat 2p =0, (předávanýdenníparametrkat2pro třídu TDD DOM1). 3. Vypočteme teplotní korekci: (a)vypočtemeprůměrnouteplotuzaposledních z p =7dní,jejíhodnotaje16, Tuto teplotu zaokrouhlíme na jedno desetinné místo a určíme pro ní hodnotu teplotní funkce p, p(16.4)= 0, (b)načtemehodnotuparametru w p =0, Spočtemekonvexníkombinaciteplotaktuálníhoapředchozíhodne w p T d +[1 w p ]T d 1 =14, ,zaokrouhlímetutohodnotu najednodesetinnémístoaurčímeproníhodnotufunkce κ p, κ p (14,1)= 5, (c)načtemeparametr N pd = NTkat 2p =1, (předávanýdenníparametrNTkat2pro třídutdddom1)aspočtemekomponentu kor teplota pd, kor teplota pd = N pd κ p (14,1)+ p(16,4)= 7,

19 4.Vypočtemekomponentu D pd =exp(kor den pd +kor teplota pd )=0, (korekcenaVánoce a Velikonoce jsou nulové). 5. Opakováním popsaného postupu pro všechny dny roku 2012 s použitím normálových teplot spočtemenormovacíkonstantu c R =0, proprotříduTDDDOM1. 6.Načtemehodnotuparametru c p =1aspočtemepřepočtenýtypovýdiagramdodávky TDD pdr pro den normovaný pro rok 2012 TDD pdr = D pd c p c R =0, Stejnýmpostupemvypočteme TDD pdr provšechnydny lzobdobí asečtemeje, l D pl = 1, Spočtemeplánovanouročnouspotřebu O PRS R = 99, normovanou pro rok Vypočtemeodhaddenníspotřebyzákazníka Ôd= O PRS R TDD pdr =0, Odhadspotřebyuvažovanéhozákazníkavedni jetedycca0, m 3. Poznámka 6.3 Vzorový výpočet je zároveň demonstrován v souboru 2314a Vypocet xls, který obsahuje hodnoty všech použitých parametrů a dále výpočet všech komponent potřebných pro výpočet TDD pdr svýjimkounormovacíkonstanty c R,kterájevsouboruuvedenajenomvčíselné podobě,ahodnotkoeficientůpotřebnýchprovýpočetplánovanéročníspotřeby OR PRS taktéž uvedených pouze v číselné podobě bez přímého výpočtu. Všechny výpočty byly provedeny pomocí standardních funkcí aplikace MS Excel. Poznámka 6.4 Všechny číselné hodnoty v této kapitole byly zaokrouhleny na 8 desetinných míst. V předávaném souboru 2314a Vypocet xls bylo počítáno s maximálním počtem desetinných míst. 17

20 Kapitola 7 Testování modelu TDD Model byl testován na datech z průběhových měření vybraných zákazníků a na kmenových datech získaných od společnosti GasNet. Testovány byly dvě verze modelu, a to verze 3.1(nasazená v roce 2011)anověpředávanáverzeverze3.2(určenáknasazenívroce2012). Součástí letošního projektu TDD je nově budovaná metodika pro vyhodnocení přesnosti modelu. Tato metodika bude předána koncem listopadu 2011 a její součástí bude i podrobné testování a porovnání obou verzí modelu. Její součástí bude rovněž doporučený postup kontroly vstupních dat, která jsou klíčovým faktorem ovlivňujícím přesnost modelu. 7.1 Testy na průběhových datech Modely byly testovány na průběhových datech za období Přesnost obou modelů na těchto datech pro jednotlivé kategorie DOM, MO, SO ilustrují obrázky 7.1, 7.3 a 7.5. Absolutní denní odchylky obou modelů pro jednotlivé třídy na obrázcích 7.2, 7.4 a 7.6 ukazují na větší přesnost modelu 3.2 ve všech kategoriích. 18

21 m^ mereni model 3.1 model Datum Obrázek 7.1: Porovnání modelů TDD na průběhových datech kategorie DOM. m^ model 3.1 model Obrázek 7.2: Absolutní denní odchylky modelů TDD na průběhových datech kategorie DOM. 19

22 m^ mereni model 3.1 model Datum Obrázek 7.3: Porovnání modelů TDD na průběhových datech kategorie MO. m^ model 3.1 model Obrázek 7.4: Absolutní denní odchylky modelů TDD na průběhových datech kategorie MO. 20

23 m^ mereni model 3.1 model Datum Obrázek 7.5: Porovnání modelů TDD na průběhových datech kategorie SO. m^ model 3.1 model Obrázek 7.6: Absolutní denní odchylky modelů TDD na průběhových datech kategorie SO. 21

24 Kapitola 8 Shrnutí a závěr V roce 2011 byla vytvořena verze 3.2 modelu TDD. Od předchozí verze 3.1 se liší modifikovaným tvarem teplotní korekce. Nová verze 3.2 vykazuje výrazné zlepšení kvality odhadu na průběhově měřeném vzorku, přičemž na kontrolních kmenových datech společnosti RWE GasNet dosahuje srovnatelných výsledků s předchozí verzí 3.1. Výsledky testů jsou uvedeny v kapitole 7. Další testy modelu budou provedeny v následujícím období a jejich výsledky budou předány spolu s návrhem metodiky pro vyhodnocování přesnosti modelu TDD. Řešitelská skupina i nadále doporučuje věnovat maximální pozornost kvalitě měřených dat, a to jak kvalitě údajů z průběhových měření, tak kvalitě rutinně předávaných kmenových dat(plánovaných ročních spotřeb a jednotlivých komponent zbytkového diagramu), které posléze slouží k vyhodnocování přesnosti modelu. Zejména je potřeba se intenzivně věnovat kvalitnímu výběru zákazníků k osazení průběhovým měřením a dále detekci a efektivnímu odstranění stále se vyskytujících chyb, které ovlivňují pozorovanou přesnost odhadu. Přitom je potřeba mít na paměti fakt, že model je porovnáván s hodnotami zbytkového diagramu, které jsou samy o sobě zatíženy velkou mírou nejistoty. 22

25 Příloha A Slovník zkratek a pojmů V této příloze jsou vysvětleny zkratky a pojmy, týkající se problematiky TDD, které jsou použity v tomto dokumentu. A.1 Značky a zkratky c p kalibračníkonstantamodelutdd(umožňujekalibracinadatazezákaznickýchkmenů),jeden z předávaných denních parametrů, c R normovacíkonstantapronormovánípřepočtenýchanormalizovanýchtddnakalendářnírok R, ČR Česká republika; soubor všech zákazníků odebírajících plyn v ČR, d aktuální den, den v němž je modelována spotřeba pomocí modelu TDD, D pd denníkorekceprotřídu paden dvmodelutdd, D N pd denníkorekceprotřídu paden dvmodelutddpřipoužitínormálovýchteplot, obecné časové období, za které je odhadována či měřena spotřeba zemního plynu, N historickéobdobí,zekteréhopocházífakturačníodečtypoužitéprovýpočetplánovanéroční spotřeby, P historickéobdobí,zekteréhopocházífakturačníodečtypoužitéprovýpočetpřepočtenéroční spotřeby, DO, DOM domácnosti, DOM1,...,DOM4 názvytřídtddurčenýchprodomácnosti, 23

26 E tvarovánepřesnostmodelutddvobdobí, E celkovánepřesnostmodelutddvobdobí, E p relativnícelkovánepřesnostmodelutddvobdobí, ERÚ Energetický regulační úřad, exp(.) exponenciálaozákladu e, fva p předávanýdenníparametrvanoceprovýpočetkorekcenavánoce, fvel p předávanýdenníparametrvelikonoceprovýpočetkorekcenavelikonoce, GAM Generalized Additive Model; statistický model použitý pro odhad teplotní závislosti, GN RWEGasNet(sloučenéSČP,STPaZČP), JČP Jihočeská plynárenská, JMP Jihomoravská plynárenská, κ p tvarteplotnízávislosti(předávánotabulkouvsouborukonvex32.txt), kat 1p,...,kat 5p koeficientyprovýpočetkomponenty kor den, kor den pd komponenta D pd ;korekcemodelutddnatypdne, kor teplota pd komponenta D pd ;korekcemodelutddnateplotu, kor vanoce pd komponenta D pd ;korekcemodelutddnavlivvánoc, kor velikonoce pd komponenta D pd ;korekcemodelutddnavlivvelikonoc, kw h kilowatthodina; energetická jednotka, MO maloodběr, MO1,...,MO4 názvytřídtddurčenýchpromaloodběr, N pd koeficientyinterakceteplotnízávislostiatypudne d, NTkat 1p,...,NTkat 5p koeficientyprovýpočetinterakceteplotnízávislostiatypudne d, O d celkováskutečnáspotřebavyhodnocovanéhosegmentuzákazníkůvedni d, Ô d odhadcelkovéskutečnéspotřebyvyhodnocovanéhosegmentuzákazníkůvednidmodelemtdd, 24

27 O celkováskutečnáspotřebavyhodnocovanéhosegmentuzákazníkůzaobdobí, Ô odhadcelkovéskutečnéspotřebyvyhodnocovanéhosegmentuzákazníkůzaobdobí modelem TDD, O id skutečnádenníspotřebazákazníka iproden d, Ô id odhaddenníspotřebyzákazníka iproden dpočítanýmodelemtdd, O i skutečnáspotřebazákazníka izaobdobí (např.den,týden,měsícatd.), Ô i odhadspotřebyzákazníka izaobdobí (např.den,týden,měsícatd.)modelemtdd, O i P poslednífakturovanáspotřebazákazníka izafakturačníobdobí P (např.den,týden,měsíc atd.), O PRS ir plánovaná roční spotřeba zákazníka i na kalendářní rok R, O PpRS ir přepočtená roční spotřeba zákazníka i normalizovaná na kalendářní rok R, OM odběrné místo; tj. zákazník, jehož spotřebu modelujeme pomocí TDD, OTE operátortrhusplynem, Ω období končící dnem posledního fakturačního období a začínající dnem posledního fakturačního období mínus 365 dní, p třídatdd, PDS provozovatel distribuční soustavy, P pd průměrnádenníteplotazaposledních z p dnípředmodelovanýmdnem dvčetně, PNP RWE Plynoprojekt, a.s., PP Pražská plynárenská, PRS plánovaná roční spotřeba, R kalendářní rok, na který se normalizují přepočtená a normalizovaná TDD, plánovaná a přepočtená roční spotřeba, R-kód kód charakteru odběru zákazníka, určený pro přiřazení třídy TDD danému zákazníkovi, p tvarteplotnízávislosti(předávánotabulkouvsouborutepfun32.txt), 25

28 SAO systém alokace odběrů, systém obsahující implementaci modelu TDD, do systému vstupovaly agregovaná data o spotřebách celého zákaznického kmene ČR, systém byl ukončen k , data z něj jsou však nadále používána pro vyhodnocování přesnosti modelu TDD, SČP Severočeská plynárenská, SMP Severomoravská plynárenská, SO střední odběr, SO1,...,SO4 názvytřídtddurčenýchprostředníodběr, STP Středočeská plynárenská, T d průměrnádenníteplotavčrproden d, TDD typový diagram dodávky, TDD pdr přepočtenýtypovýdiagramdodávkyprotřídu paden dnormalizovanýnakalendářní rok R, TDD N pdr normalizovanýtypovýdiagramdodávkyprotřídu paden dnormalizovanýnakalendářní rok R, TUV teplá užitková voda; zákazník používá přístroj pro ohřev vody pomocí zemního plynu, ÚI Ústav informatiky AV ČR, v.v.i., jeden z řešitelů projektu TDD, VČP Východočeská plynárenská, VO velkoodběr, w p jedenzparametrůprovýpočetteplotníkorekce, z p početdní,zakteréjeuvažovánaprůměrnálagovanáteplotapřivýpočtuteplotníkorekce,jeden z předávaných denních parametrů, ZČP Západočeská plynárenská. A.2 Použité pojmy celková nepřesnost kritérium hodnocení přesnosti modelu TDD průměrná denní absolutní odchylka odhadované a měřené spotřeby v daném období, 26

29 časovost odběru dvojice indikátorů určující, kdy zákazník odebírá plyn(pracovní den, víkend), data z průběhových měření hodinové hodnoty spotřeb zákazníků, kteří byli osazeni průběhovým měřením v rámci projektu TDD, data ze zákaznických kmenů denní hodnoty zbytkového diagramu a plánovaných ročních spotřeb zákazníků s měřením typu C z jednotlivých distribučních společností agregované po třídách TDD, denní korekce komponenta modelu TDD zahrnující korekci na vlivy daného dne(tj. typ dne, průměrná denní teplota v ČR, vánoce, velikonoce), expertní skupina skupina odborníků zabývající se problematikou TDD složená ze zástupců PDS, OTE,ÚI,PNP,ERÚaEGÚBrno,a.s., extrapolace odběrů do budoucna úloha zatím neřešená modelem TDD, jedná se o situaci, kdy je třeba odhadnout spotřebu zákazníka či skupiny zákazníků v období následujícím po aktuálním dni(nejsou tedy k dispozici skutečné teploty), charakter odběru čtveřice indikátorů(tj. veličin nabývajících hodnot 0 nebo 1), určující způsob využití zemního plynu, jednotlivé hodnoty indikují využití pro vaření, ohřev TUV, otop a technologické využití, charakter využití OM jeden z 11 typů využití odběrného místa(byt, administrativní prostory, hotely a restaurace, výrobní prostory, školy, prodejny, nemocnice, zimní technologický odběr, letní technologický odběr, kotelny, ostatní drobné odběry), kontrolní den pravidelná měsíční schůzka expertní skupiny k projektu TDD, lagovaná teplota zpožděná teplota; hodnota průměrné denní teploty z určitého dne předcházejícího modelovanému dni d, model TDD model pro výpočet denní spotřeby daného zákazníka, popsaný vzorci(3.1),(3.2) a (3.11), normalizovaný TDD přepočtené TDD počítané za předpokladu, že ve všech dnech nastala normálová teplota, normálová teplota je definována pravidly trhu s plynem, odhadspotřebyzastanovenéobdobí úlohařešenámodelemtdd,jednáseosituaci,kdyje třeba odhadnout spotřebu daného zákazníka za období předcházející aktuálnímu dni(jsou tedy známy skutečné teploty za celé období); příkladem může být náhrada odečtu při nemožnosti provedení fyzického odečtu, 27

30 operátor trhu organizace provozující model TDD, zveřejňující normalizované a přepočtené TDD, parametry teplotní závislosti parametry určené pro výpočet teplotní korekce předávané v souborech konvex32.txt a tepfun32.txt, plánovaná roční spotřeba vstup do TDD modelu; počítá se z historických spotřeb zákazníka za poslední tři roky pomocí metodiky popsané v odstavci 3.3, plynárenskýden časovýúsektrvajícíod6hodinkalendářníhodnepodobu24hodin, podezřelá hodnota údaj ve zpracovávaných datech, který připadá řešitelské skupině ÚI jako nevěrohodný, je třeba přehodnotit validitu daného údaje ze strany poskytovatele dat, pravidla trhu s plynem aktuálně platná vyhláška o pravidlech trhu s plynem, předávaný denní parametr parametr předávaný v souboru koef den32.txt; parametry jsou určeny pro výpočet denní spotřeby modelem TDD, předpokládaný odběr plynu hodnota uvedená ve smlouvě o distribuci plynu, používá se místo plánované a přepočtené roční spotřeby, není-li k dispozici dostatečně dlouhá historie fakturačních dat, přepočtený TDD soubor koeficientů, kterými se násobí plánovaná roční spotřeba pro získání odhadu spotřeby za dané období modelem TDD, přechodové období období začátku a konce topné sezóny, přepočtenáročníspotřeba vstupdotddmodelupřipoužitíknáhraděodečtu;počításez poslední fakturované spotřeby zákazníka, je-li fakturační období delší než 10 měsíců, pomocí metodiky popsané v odstavci 2.3.1, relativní celková nepřesnost kritérium hodnocení přesnosti modelu TDD poměr průměrné denní absolutní odchylky odhadované a měřené spotřeby ku celkové měřené spotřebě v daném období(v procentech), robustní metoda odhadu metoda odhadu parametrů statistického modelu odolnější k větší míře chyb ve vstupních datech, rozpočet známé spotřeby úloha řešená modelem TDD, jedná se o situaci, kdy je třeba známou spotřebu za dané období rozpočítat do dílčích období, obsažených v období ; příkladem je rozpočet fakturované spotřeby při změně ceny plynu mezi dvěma fakturačními odečty, řešitel uskupení subjektů pracujících na řešení projektu TDD složené z ÚI, PNP a EGÚ Brno, a.s., 28

31 segment zákazníků skupina zákazníků s danými vlastnostmi(např. charakter využití OM, charakter odběru, roční spotřeba atd.); termín je používán obecně pro skupiny definované libovolnými vlastnostmi, teplotní korekce část modelu TDD popisující závislost denní spotřeby na průměrné denní teplotě, teplotní normál normálová teplota určená k výpočtu normalizovaných TDD a k normalizaci přepočtených TDD na daný kalendářní rok R, způsob výpočtu a zdroj dat pro výpočet teplotního normálu udávají pravidla trhu s plynem, třída TDD segment zákazníků, určený charakterem využití OM, charakterem odběru, časovostí odběru a přepočtenou roční spotřebou; celkem existuje 12 tříd TDD(4 pro domácnosti, 4 pro maloodběr a 4 pro střední odběr). tvarová nepřesnost kritérium hodnocení přesnosti modelu TDD zaměřené na tvar ročního průběhu spotřeby, vyhláška není-li řečeno jinak, jedná se o pravidla trhu s plynem, zbytkový diagram denní hodnota počítaná z měřených denních odběrů v odběrných místech zákazníků s měřením typu A a B a z výpočetně uvažovaných denních hodnot spotřeby(pro ztráty a vlastní spotřebu) v příslušné distribuční soustavě; odpovídá součtu denních spotřeb všechzákazníkůsměřenímtypucaztrátvsoustavě. 29