Quality of forecasts in Finnish individual grid models
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2023-03-21
Department
Major/Subject
Materials Physics and Quantum Technology
Mcode
SCI3107
Degree programme
Master’s Programme in Engineering Physics
Language
en
Pages
42
Series
Abstract
This thesis inspects the quality of the base forecasts in Finnish two days ahead individual grid models. Using a seasonal base forecast, as is currently done, was compared to using one day ahead models of the preceding day as the base forecast. It was expected that this would reveal systematic errors in the current procedure. Network models created in PSS®ODMS were processed into time series of flow in the Northern Finland, Central Finland and Finland to Sweden power transfer corridors using PSS®E through python APIs. The time series were then analyzed using python, mainly the pandas package with plotly used for plotting in a jupyter notebook. It was found that using the D-1 based D-2 base forecasts had a 23 % and 30 % lower normalized mean absolute errors in the Northern and Central Finnish power transfer corridors, respectively. This was due to a decrease in systematic error on some hours due to the seasonal base forecasts being based on the peak load hour. This means that the seasonal base forecasts performed worse at lower load hours, at night and on weekends. During the simulations it was also found that the season of the seasonal base forecasts was set to winter for the whole period being analyzed, possibly causing systematic error. The D-1 base forecast based D-2 forecasts show increased errors on days preceded by a day with a different load profile, for example Mondays and Saturdays. Initial cases of this type also showed problems in the Estlink 1 HVDC connection that was deactivated based on no flow in the D-1 forecast even though it had scheduled flow in the D-2 forecast inputs. Based on the weaknesses of the seasonal D-2 base forecasts revealed in the analysis this thesis suggests further investigations of alternative base forecasts, for example choosing the base forecast to be the previous weekday or weekday depending on the day that the forecast is created for. Improvements to the production and load forecasts used as inputs along the base forecasts might also improve model quality.Tässä diplomityössä tutkitaan pohjaennusteiden laatua Suomalaisissa verkkomalleissa, jotka luodaan kaksi päivää ennen käyttötilannetta. Nykyistä vuodenaikaispohjamallia verrataan käyttöä edeltävänä päivänä luodun mallin käyttämiseen pohjana. Tämän odotettiin paljastavan systemaattisia virheitä nykyisessä prosessissa. Verkkomallit luotiin ODMS ohjelmistolla ja prosessoitiin aikasarjoiksi, jotka kuvasivat sähkön siirtoa Pohjois-Suomen, Keski-Suomen sekä Suomen ja Ruotsin välisillä nk. leikkauksella eli kokoelmalla tärkeitä siirtojohtoja. Aikasarja-analyysi tehtiin pythonilla, käyttäen pandasia ja plotlyä jupyter -ympäristössä. Työssä selvisi, että D-1 malleihin pohjautuvien ennusteiden normalisoidun virheen itseisarvon keskiarvo oli 23 % pienempi Pohjois-Suomen leikkauksella ja 30 % pienempi Keski-Suomen leikkauksella. Tämä johtui systemaattisen virheen pienenemisestä tunneilla, jotka olivat selkeästi erilaisia kuin vuodenaikaismallin pohjana käytetty huippukulutustunti. Toisin sanoen, vuodenaikaismallit olivat kauempana todellisuudesta, kun kuorma oli matala, esimerkiksi yöllä ja viikonloppuisin. Osa virheestä saattoi johtua siitä, että mallien vuodenaikaa ei vaihdettu kesäksi, joten kuorma oli koko kesän huomattavasti oikeaa korkeampi. Edeltävän päivän käyttäminen seuraavan pohjana aiheuttaa suuremman virheen päivinä, joita edeltää huomattavasti kuormallisesti erilainen päivä. Esimerkiksi maanantaisin. Näillä pohjamalleilla havaittiin myös ongelmia Estlink 1 HVDC-yhteyden mallinnuksessa, joka pysyi irti verkosta, vaikka sille olisi ollut siirtoa D-2 lähtöparametreissä. Havaittujen vuodenaikaismallin heikkouksien pohjalta työssä ehdotetaan muiden pohjaennusteiden lisätutkimuksia. Esimerkiksi pohjaennusteen valinta edelliseltä samanlaiselta päivältä. Löydösten pohjalta ehdotetaan myös tuotanto ja kuormaennusteiden kehittämistä verkkomallien laadun parantamiseksi.Description
Supervisor
Lund, PeterThesis advisor
Pohjanpalo, MarcinKeywords
flow-based, individual grid model, common grid model, coordinated capacity calculation, transmission grid