Studimi i ri zbulon modelet më të mira të AI për optimizimin e rrjetit të energjisë

Tabela e lidhjeve

Abstrakt dhe 1. Hyrje

2. Metodat e vlerësuara

3. Rishikimi i Eksperimenteve Ekzistuese

4. Përgjithësueshmëria dhe Vlerësimet e Zbatueshmërisë dhe 4.1. Përgjithësueshmëria e parashikuesit dhe e përgjigjes

4.2. Zbatueshmëria në rastet me shumëkolinearitet dhe 4.3. Zbatueshmëria e parashikuesit zero

4.4. Zbatueshmëria e parashikuesit konstant dhe 4.5. Aplikueshmëria e Normalizimit

5. Vlerësimet numerike dhe 5.1. Cilësimet e eksperimentit

5.2. Vështrim i përgjithshëm i vlerësimit

5.3. Vlerësimi i dështimit

5.4. Vlerësimi i saktësisë

5.5. Vlerësimi i Efikasitetit

6. Pyetje të hapura

7. Përfundim

Shtojca A dhe Referencat

ABSTRAKT

Duke u mbështetur në njohuritë teorike të Pjesës I, ky punim, si pjesa e dytë e tutorialit, zhytet më thellë në linearizimin e rrjedhës së energjisë të drejtuar nga të dhënat (DPFL), duke u fokusuar në testimin numerik gjithëpërfshirës. Domosdoshmëria e këtyre simulimeve buron nga kufizimet e qenësishme të analizës teorike, veçanërisht sfida e identifikimit të dallimeve në performancën e botës reale midis metodave DPFL me aftësi dhe/ose kufizime teorike të mbivendosura. Mungesa e një krahasimi numerik gjithëpërfshirës të qasjeve DPFL në literaturë gjithashtu e motivon këtë punim, veçanërisht duke pasur parasysh faktin se mbi 95% e studimeve ekzistuese të DPFL nuk kanë ofruar asnjë kod me burim të hapur. Për të kapërcyer hendekun, ky punim shqyrton fillimisht eksperimentet ekzistuese DPFL, duke ekzaminuar skenarët e miratuar të testit, cilësimet e luhatjes së ngarkesës, burimet e të dhënave, konsideratat për zhurmën / anët e jashtme të të dhënave dhe krahasimin e bërë deri më tani. Më pas, ky punim vlerëson një total prej 44 metodash, që përmbajnë mbi 30 qasje ekzistuese DPFL, disa teknika novatore DPFL dhe disa metoda klasike të linearizimit të rrjedhës së fuqisë të drejtuara nga fizika për krahasim. Vlerësimi përfshin dimensione të ndryshme, duke përfshirë përgjithësimin, zbatueshmërinë, saktësinë dhe efikasitetin llogaritës, duke përdorur shumë raste të ndryshme testimi që shkallëzohen nga sistemet 9-bus në 1354-bus. Analiza numerike në këtë punim identifikon dhe shqyrton tendencat e rëndësishme dhe gjetjet e qëndrueshme në të gjitha metodat në raste të ndryshme testimi. Ndërkohë, ai ofron njohuri teorike për fenomene si performanca e dobët, dështimi, koha e tepërt e llogaritjes, etj. Në përgjithësi, ky punim identifikon ndryshimet në performancën e gamës së gjerë të metodave DPFL, zbulon boshllëqet që nuk janë evidente nga diskutimet teorike, ndihmon në zgjedhjen e metodave brenda pyetjeve të hapura për kërkime në dhjetëra të botës reale, DP dhe aplikime të hapura për DP. drejtimet e ardhshme. (Numri i fjalëve: 9668).

1. Hyrje

Modelet lineare të rrjedhës së energjisë janë të një rëndësie kritike në llogaritjet e sistemeve të energjisë, subjekt i kërkimeve të gjera dhe aplikimit të gjerë në akademi dhe industri, duke zhbllokuar tregje me vlerë triliona dhe duke ndikuar në çdo konsumator global [1, 2, 3, 4]. Saktësia dhe efikasiteti llogaritës i këtyre metodave të linearizimit janë thelbësore për funksionimin dhe planifikimin e sistemeve të energjisë, veçanërisht sistemet me penetrim të lartë të energjisë së rinovueshme për shkak të natyrës së ndryshueshme të shpejtë të rrjedhave të energjisë që rezultojnë. Rritja e saktësisë dhe efikasitetit të modeleve lineare të rrjedhës së fuqisë nuk është vetëm një përmirësim teknik i këndshëm, por një përparim i rëndësishëm drejt një të ardhmeje të qëndrueshme energjetike.

Linearizimi i rrjedhës së fuqisë të drejtuar nga të dhënat (DPFL) është shfaqur si një metodë premtuese për marrjen e modeleve lineare me precizion të lartë në kushte të relaksuara, p.sh., nuk ka nevojë të dihet modeli fizik i sistemit të energjisë. Kështu po tërheq vëmendje të gjerë [5]. Pavarësisht se është në fazën e zhvillimit, DPFL ka kultivuar tashmë një bazë të konsiderueshme njohurish. Ky tutorial me dy pjesë synon të sigurojë një ekzaminim gjithëpërfshirës të qasjeve të DPFL.

Pjesa e parë e këtij tutoriali [6] ofroi një klasifikim të plotë dhe analizë teorike të të gjitha metodave ekzistuese DPFL, duke përfshirë themelet e tyre matematikore, zgjidhjet analitike dhe vlerësimet kritike të aftësive, kufizimeve dhe zbatueshmërisë së secilës metodë. Kjo punë shërben si një udhëzues themelor, duke u ushqyer si për fillestarët ashtu edhe për ekspertët ORCID(s): 0000-0002-2027-5314 (M. Jia) brenda kësaj zone, si dhe profesionistëve nga disiplina të tjera që thjesht kërkojnë teknika të besueshme linearizimi.

Megjithë tërësinë e analizës teorike në [6], ajo ka kufizime: kur shumë metoda linearizimi kanë pika të forta dhe/ose dobësi të ngjashme, është pothuajse e pamundur të parashikohen ndryshimet e tyre për sa i përket performancës praktike. Prandaj, vetëm me [6], identifikimi i metodës më të përshtatshme për nevoja specifike mbetet ende i vështirë. Më e rëndësishmja, krahasimet numerike ekzistuese në literaturë nuk tregojnë plotësisht pamjen e plotë në lidhje me performancën aktuale të qasjeve DPFL. Mungesa e një kuptimi të qartë të dallimeve aktuale të performancës midis metodave ekzistuese DPFL mund të maskojë problemet që nuk janë të dukshme nga analiza teorike e aftësive dhe kufizimeve, të errësojë gjykimin e studiuesve brenda komunitetit DPFL dhe të komplikojë zgjedhjen e metodave të përshtatshme të linearizimit për përdoruesit e mundshëm nga fusha të tjera kërkimore.

Në të vërtetë, zbatimi i një krahasimi gjithëpërfshirës kërkon përpjekje të konsiderueshme, për shkak të mungesës së kodeve me burim të hapur për mbi 95% të literaturës përkatëse. Megjithatë, për të sqaruar paqartësitë, për të përshkruar rrugët e ardhshme të kërkimit dhe për të përfituar komunitetin, ky punim, si pjesa e dytë e tutorialit, synon të plotësojë këtë boshllëk. Në mënyrë të veçantë, ky punim kryen simulime shteruese për të gjitha metodat DPFL, disa metoda DPFL të prezantuara rishtazi për të shfaqur natyrën modulare të DPFL dhe disa qasje klasike të linearizimit të rrjedhës së fuqisë të drejtuar nga fizika (PPFL) si standarde, që arrijnë në 44 metoda. Fokusi kryesor i këtij punimi është një vlerësim i plotë i këtyre metodave në aspektin e përgjithësimit, zbatueshmërisë, saktësisë dhe efikasitetit llogaritës. Rezultatet e vlerësimit gjithashtu mbështesin identifikimin e drejtimeve të mundshme në të ardhmen. Prandaj, kontributet e këtij punimi janë të trefishta:

(i) Është paraqitur një përmbledhje gjithëpërfshirëse e eksperimenteve ekzistuese DPFL, duke ekzaminuar skenarët e miratuar të provës, cilësimet e luhatjeve të ngarkesës, burimet e të dhënave dhe konsideratat për zhurmën/të dhënat e jashtme. Rishikimi gjithashtu jep një përmbledhje të krahasimeve ekzistuese të bëra midis qasjeve DPFL, përshkruan aftësitë dhe kufizimet e eksperimenteve të mëparshme dhe demonstron nevojën kritike për një krahasim numerik gjithëpërfshirës të të gjitha qasjeve DPFL.

(ii) Është kryer një simulim numerik shterues i 44 metodave të linearizimit, duke përfshirë 36 qasje ekzistuese DPFL, katër metoda DPFL të zhvilluara rishtazi dhe katër algoritme klasike PPFL. Është paraqitur një analizë e detajuar krahasuese e këtyre 44 metodave, duke diskutuar përgjithësimin, zbatueshmërinë, saktësinë dhe efikasitetin llogaritës, duke sqaruar kështu performancën aktuale të të gjitha qasjeve të vlerësuara.

(iii) Ofrohet një diskutim i thelluar në lidhje me pyetjet e hapura të kërkimit, duke përshkruar dhjetë drejtime premtuese, por sfiduese të së ardhmes për kërkimin e DPFL, të informuara nga gjetjet numerike të marra këtu dhe konkluzionet teorike të nxjerra nga pjesa e parë e tutorialit [6].

Pjesa e mbetur e këtij punimi është organizuar si më poshtë: Seksioni II prezanton 44 metodat. Seksioni III rishikon eksperimentet ekzistuese në DPFL. Seksioni IV vlerëson metodat në lidhje me përgjithësimin dhe zbatueshmërinë e tyre. Seksioni V detajon vlerësimet numerike për sa i përket saktësisë dhe efikasitetit llogaritës. Seksioni VI diskuton çështjet e hapura në fushat e DPFL, duke përmbledhur drejtimet e mundshme në të ardhmen. Seksioni VII përfundon punimin.

Vërejtje : Ne kemi bërë çdo përpjekje për të përsëritur me saktësi metodat e përshkruara në punimet kërkimore origjinale. Megjithatë, për shkak të faktorëve të tillë si mungesa e kodit me burim të hapur (me shumë pak përjashtime) dhe shpesh detaje të paplota në literaturë, ne nuk mund të sigurojmë që zbatimet tona pasqyrojnë në mënyrë të përsosur synimet e autorëve origjinalë, megjithëse kur detajet ishin veçanërisht të paqarta, ne madje kemi zhvilluar versione të shumta të metodave, siç tregohet në Tabelën 1 në seksionin vijues. Megjithatë, ne e pranojmë se është e pamundur të krijohen kopje të sakta të metodave siç parashikohen nga krijuesit e tyre. Për më tepër, është e rëndësishme të theksohet se asnjë metodë nuk është pa të meta. Analiza e kufizimeve në këtë punim nuk është menduar si kritikë por si pjesë e një vlerësimi të plotë në raste të caktuara me hiperparametra të dhënë.