JP7650740B2 - Electricity demand forecasting device and electricity demand forecasting method - Google Patents
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Description
本発明は、電力需要予測装置および電力需要予測方法に関する。 The present invention relates to an electricity demand forecasting device and an electricity demand forecasting method.
従来から、電力の安定供給、発電コストの低減、さらには環境負荷を低減するために将来に必要となる電力量を予測する技術が知られている。また、予測対象の電力需要は、気象などの自然要因の影響を受けて変動することが知られている。近年において、このような自然要因などの様々なデータをもとに、数理的手法を用いた電力需要の予測モデルの開発が行われている。 Technologies have been known for some time now that predict the amount of electricity that will be needed in the future in order to ensure a stable supply of electricity, reduce power generation costs, and further reduce the burden on the environment. It is also known that the electricity demand to be predicted fluctuates due to the influence of natural factors such as weather. In recent years, electricity demand prediction models have been developed using mathematical methods based on various data on such natural factors.
例えば、特許文献1は、過去の月別電力消費量の年間変動の形状の相関を利用して、予測対象の日の電力需要を予測する技術を開示している。また、特許文献2は、ニューラルネットワークを利用して過去の電力需要の実績データおよび気象情報を用いた予測モデルを構築し、予測対象の日の電力需要を予測する技術を開示している。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for predicting power demand on a target day by utilizing the correlation of the shape of annual fluctuations in past monthly power consumption. Patent Document 2 discloses a technique for predicting power demand on a target day by using a neural network to build a prediction model using actual data on past power demand and meteorological information.
しかし、従来の技術によれば、電力需要の予測対象期間は比較的短期であり、1か月以上先までの比較的長期の電力需要の予測は困難であった。 However, with conventional technology, the forecast period for electricity demand was relatively short, making it difficult to forecast electricity demand for relatively long periods, up to one month or more in advance.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、比較的長期の電力需要の予測を行うことを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to predict electricity demand over a relatively long period of time.
上述した課題を解決するために、本発明に係る電力需要予測装置は、平年値と比較した確率的な気象の予報値に基づいて、過去の観測期間のうちの第1観測期間での電力需要の推論値から、対象期間に予測される電力需要を抽出する抽出部と、抽出された前記予測される電力需要を提示する提示部とを備え、前記推論値は、事前に構築された推論モデルに基づいて、前記第1観測期間での気象の観測値である第1観測値に対して推論された値であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the power demand forecasting device of the present invention includes an extraction unit that extracts a power demand predicted for a target period from an inferred value of power demand for a first observation period among past observation periods based on a probabilistic weather forecast value compared with a normal year value, and a presentation unit that presents the extracted predicted power demand, the inferred value being a value inferred for a first observation value, which is an observed value of weather for the first observation period, based on an inference model constructed in advance.
また、本発明に係る電力需要予測装置において、さらに、前記過去の観測期間のうちの第2観測期間での気象の観測値である第2観測値と電力需要の実測値との関係を学習して構築された前記推論モデルに、前記第1観測期間で観測された前記第1観測値を入力して、前記推論モデルを演算することにより前記第1観測期間での電力需要の前記推論値を求める推論部を備え、前記推論部によって求められた前記推論値は前記抽出部に入力されてもよい。 The power demand forecasting device according to the present invention may further include an inference unit that inputs the first observation value observed during the first observation period into the inference model constructed by learning the relationship between the second observation value, which is a meteorological observation value during a second observation period among the past observation periods, and the actual measured value of power demand, and calculates the inference model to obtain the inferred value of the power demand during the first observation period, and the inferred value obtained by the inference unit may be input to the extraction unit.
また、本発明に係る電力需要予測装置において、さらに、前記第2観測期間での前記第2観測値と前記実測値との関係を学習して前記推論モデルを構築する学習部を備え、前記第2観測期間は、前記対象期間の季節の区分に関する情報に応じて設定され、前記推論部は、前記推論モデルを前記学習部から読み出して前記推論モデルの演算を行ってもよい。 The power demand forecasting device according to the present invention may further include a learning unit that learns the relationship between the second observation value and the actual measurement value during the second observation period to construct the inference model, the second observation period being set according to information relating to the seasonal division of the target period, and the inference unit may read out the inference model from the learning unit and perform calculations of the inference model.
また、本発明に係る電力需要予測装置において、前記気象の観測値は、前記過去の観測期間の気温の平均値である前記平年値に対する値の高低によって複数の階級に区分される気温の観測値であり、前記平年値と比較した確率的な気象の前記予報値は、予報に係る気温の分布が前記複数の階級の各々に該当する確率で表され、前記抽出部は、前記第1観測期間での前記第1観測値が取りうる階級に対応する前記推論値を、前記予報値が示す前記複数の階級の各々の確率で重みを付けした平均値を用いて前記予測される電力需要を抽出してもよい。 In addition, in the power demand forecasting device according to the present invention, the observed weather values are observed temperature values divided into a plurality of classes according to whether the values are high or low relative to the normal value, which is the average value of temperatures during the past observation period, and the probabilistic weather forecast values compared to the normal value are expressed as the probability that the temperature distribution related to the forecast falls into each of the plurality of classes, and the extraction unit may extract the predicted power demand using an average value obtained by weighting the inferred value corresponding to the possible class of the first observed value during the first observation period by the probability of each of the plurality of classes indicated by the forecast value.
上述した課題を解決するために、本発明に係る電力需要予測方法は、平年値と比較した確率的な気象の予報値に基づいて、過去の観測期間のうちの第1観測期間での電力需要の推論値から、対象期間に予測される電力需要を抽出する抽出ステップと、抽出された前記予測される電力需要を提示する提示ステップとを備え、前記推論値は、事前に構築された推論モデルに基づいて、前記第1観測期間での気象の観測値である第1観測値に対して推論された値であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the power demand forecasting method according to the present invention includes an extraction step of extracting a power demand predicted for a target period from an inferred value of power demand for a first observation period among past observation periods based on a probabilistic weather forecast value compared with a normal year value, and a presentation step of presenting the extracted predicted power demand, wherein the inferred value is a value inferred for a first observation value, which is an observed value of weather for the first observation period, based on an inference model constructed in advance.
また、本発明に係る電力需要予測方法において、さらに、前記過去の観測期間のうちの第2観測期間での気象の観測値である第2観測値と電力需要の実測値との関係を学習して構築された前記推論モデルに、前記第1観測期間で観測された前記第1観測値を入力して、前記推論モデルを演算することにより前記第1観測期間での電力需要の前記推論値を求める推論ステップを備え、前記推論ステップによって求められた前記推論値は前記抽出ステップで用いられてもよい。 The power demand forecasting method according to the present invention may further include an inference step of inputting the first observation value observed during the first observation period into the inference model constructed by learning the relationship between the second observation value, which is a meteorological observation value during a second observation period among the past observation periods, and the actual measured value of power demand, and calculating the inference model to obtain the inferred value of the power demand during the first observation period, and the inferred value obtained by the inference step may be used in the extraction step.
また、本発明に係る電力需要予測方法において、さらに、前記第2観測期間での前記第2観測値と前記実測値との関係を学習して前記推論モデルを構築する学習ステップを備え、前記第2観測期間は、前記対象期間の季節の区分に関する情報に応じて設定され、前記推論ステップは、前記学習ステップで構築された前記推論モデルを記憶部から読み出して前記推論モデルの演算を行ってもよい。 The power demand forecasting method according to the present invention may further include a learning step of learning the relationship between the second observation value and the actual measurement value during the second observation period to construct the inference model, the second observation period being set according to information relating to the seasonal division of the target period, and the inference step may read out the inference model constructed in the learning step from a storage unit and perform calculations on the inference model.
本発明によれば、平年値と比較した確率的な気象の予報値に基づいて予測を行うので、比較的長期の電力需要を予測することができる。 According to the present invention, predictions are made based on probabilistic weather forecast values compared with average values, making it possible to forecast electricity demand over a relatively long period of time.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図9を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、気象の観測値および予報値とは、気温の観測値および予報値である場合を例に挙げて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to Figures 1 to 9. In this embodiment, the observed and forecasted weather values will be described as being the observed and forecasted temperature values.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電力需要予測装置1を備える電力需要予測システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電力需要予測システムは、平年値と比較した確率的な気象の長期予報である気象の予報値に基づいて、1か月以上先までの比較的長期の電力需要を予測する。
[First embodiment]
1 is a block diagram showing a configuration of an electric power demand forecasting system including an electric power demand forecasting device 1 according to a first embodiment of the present invention. The electric power demand forecasting system according to the present embodiment predicts electric power demand for a relatively long period of time, up to one month or more in advance, based on weather forecast values, which are probabilistic long-term weather forecasts compared with normal values.
図1に示すように、電力需要予測システムは、気象予報データ記憶部10と、気象データ記憶部11と、電力需要予測装置1とを備えている。電力需要予測装置1と、気象予報データ記憶部10および気象データ記憶部11とは、ネットワークNWを介して接続されている。気象予報データ記憶部10および気象データ記憶部11は、例えば、外部の気象情報システムが備えるデータベースである。 As shown in FIG. 1, the electricity demand forecasting system includes a weather forecast data storage unit 10, a weather data storage unit 11, and an electricity demand forecasting device 1. The electricity demand forecasting device 1 is connected to the weather forecast data storage unit 10 and the weather data storage unit 11 via a network NW. The weather forecast data storage unit 10 and the weather data storage unit 11 are, for example, databases provided in an external weather information system.
電力需要予測装置1は、気象予報データ記憶部10から、電力需要の予測を行う対象期間の平年値と比較した確率的な気象予報を取得する。気象予報データ記憶部10に記憶されている気象予報は、予測対象施設の地点や地理的地域での気温の長期予報である。例えば、気象庁が発表する季節予報の3か月予報を用いることができる。 The power demand forecasting device 1 obtains from the weather forecast data storage unit 10 a probabilistic weather forecast that is compared with the average value for the target period for which the power demand is forecast. The weather forecast stored in the weather forecast data storage unit 10 is a long-term forecast of the temperature at the location or geographical area of the facility to be forecasted. For example, a three-month seasonal forecast issued by the Japan Meteorological Agency can be used.
また、電力需要予測装置1は、気象データ記憶部11から、過去の観測期間のうちの設定された第1観測期間での気象の観測値(第1観測値)を取得する。気象データ記憶部11に記憶されている気象の観測値は、予測対象の施設の地点や地理的地域で観測された気温のデータである。例えば、アメダス(AMeDAS:Automated Meteorological Data Acquisition System)によって収集された過去30年間の気温の観測データを第1観測期間での第1観測値として用いることができる。 The power demand forecasting device 1 also acquires meteorological observation values (first observation values) for a set first observation period from the past observation periods from the meteorological data storage unit 11. The meteorological observation values stored in the meteorological data storage unit 11 are temperature data observed at the location or geographical area of the facility to be predicted. For example, temperature observation data collected by AMeDAS (Automated Meteorological Data Acquisition System) for the past 30 years can be used as the first observation values for the first observation period.
[電力需要予測装置の機能ブロック]
電力需要予測装置1は、抽出部12、推論部13、提示部14、および第1記憶部15を備える。電力需要予測装置1は、例えば、電力需要の予測対象施設に設置され、予測対象の施設における3か月先までの比較的長期の電力需要を予測する。
[Functional blocks of the power demand forecasting device]
The power demand prediction device 1 includes an extraction unit 12, an inference unit 13, a presentation unit 14, and a first storage unit 15. The power demand prediction device 1 is installed, for example, in a facility whose power demand is to be predicted, and predicts a relatively long-term power demand in the facility up to three months ahead.
抽出部12は、平年値と比較した確率的な気象の予報値に基づいて、過去の観測期間のうちの第1観測期間での電力需要の推論値から、対象期間に予測される電力需要を抽出する。抽出部12は、気象予報データ記憶部10から取得した気象の予報値を用いて予測される電力需要を抽出する。前述したように、本実施の形態では、過去の第1観測期間での推論値として過去30年間での推論値が採用される。 The extraction unit 12 extracts the power demand predicted for the target period from the inferred value of the power demand for the first observation period of the past observation periods based on the probabilistic weather forecast values compared with the average year value. The extraction unit 12 extracts the predicted power demand using the weather forecast values acquired from the weather forecast data storage unit 10. As described above, in this embodiment, the inferred values for the past 30 years are used as the inferred values for the first observation period of the past.
抽出部12が用いる平年値と比較した確率的な気象の予報値は、予測対象施設の地点や地理的地域における気温の1か月予報、あるいは、3か月予報などの長期予報である。長期予報に係る予報期間は、電力需要の予測を行いたい予測対象期間の長さに対応する。例えば、本実施の形態では、抽出部12は、3か月先までの電力需要を抽出するため、気温の3か月予報に基づいて抽出処理を行う。 The probabilistic weather forecast values compared to normal values used by the extraction unit 12 are long-term forecasts such as one-month forecasts or three-month forecasts of temperature at the location or geographical region of the facility to be predicted. The forecast period of the long-term forecast corresponds to the length of the forecast period for which the electricity demand is to be predicted. For example, in this embodiment, the extraction unit 12 performs extraction processing based on a three-month forecast of temperature to extract electricity demand for the next three months.
図3は、抽出部12が用いる、平年値と比較した確率的な気象の予報値の例を示す模式図である。図3の(a)、(b)、および(c)は、気温の3か月予報を月ごとに表している。平年値と比較した確率的な気温の予報値は、予報に係る気温の分布が平年値に対する値の高低によって複数の階級に区分されている。また、平年値は、過去30年間の気温の観測データの平均値である。また、この平年値に対して気温は、3つの階級、すなわち、平年値よりも高い「高」、平年値と同等である「並」、および平年値よりも低い「低」に区分される。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example of a probabilistic weather forecast value compared to a normal value used by the extraction unit 12. (a), (b), and (c) of Figure 3 show a three-month temperature forecast for each month. The probabilistic temperature forecast value compared to the normal value is divided into multiple classes according to the distribution of the forecasted temperatures relative to the normal value. The normal value is the average of the observed temperature data for the past 30 years. Furthermore, the temperature is divided into three classes relative to this normal value, namely, "high" which is higher than the normal value, "average" which is the same as the normal value, and "low" which is lower than the normal value.
図3の(a)~(c)は、都道府県ごとの気温の平年値と比較した、1か月先、2か月先、および3か月先の気温が3つの階級「高」、「並」、「低」のそれぞれとなる確率を色の濃淡で表している。 Figure 3 (a) to (c) show the probability that temperatures for each prefecture one month, two months, and three months ahead will be in one of three categories - "high," "average," or "low" - compared to the average temperature for that month using different shades of color.
図3の(a)に示すように、例えば、北海道では、1か月先の気温の予報値が平年値よりも低くなる確率が10(%)、平年並みの確率が30(%)、平年値よりも高い確率が60(%)である。また、図3の(a)に示すように、1か月先の本州の各県では、平年値よりも低くなる確率が20(%)、平年並みの確率が40(%)、平年値よりも高い確率が40(%)である。同様に、図3の(b)は、2か月先の気温が階級「高」、「並」、および「低」となる確率を示し、図3の(c)は3か月先の気温が階級「高」、「並」、および「低」となる確率を示している。 As shown in Figure 3(a), for example, in Hokkaido, the probability that the temperature forecast value one month ahead will be lower than the average is 10%, that it will be normal to the average is 30%, and that it will be higher than the average is 60%. Also, as shown in Figure 3(a), in each prefecture of Honshu one month ahead, the probability that it will be lower than the average is 20%, that it will be normal to the average is 40%, and that it will be higher than the average is 40%. Similarly, Figure 3(b) shows the probability that the temperature two months ahead will be in the "high", "average", and "low" classes, and Figure 3(c) shows the probability that the temperature three months ahead will be in the "high", "average", and "low" classes.
このように、抽出部12は、予測対象施設の地域における3か月先の気温の予報の確率値を入力として用いる。例えば、図3の(a)~(c)に示す気温の3か月予報の例において、北海道に位置する施設での2021年3月の時点から3か月先までの電力需要を予測する場合を考える。この場合、抽出部12は、2021年4月の気温の予報値「低:並:高(%):10:30:60」、2021年5月の気温の予報値「低:並:高(%):20:40:40」、および2021年6月の気温の予報値「低:並:高(%):20:30:50」を入力として用いる。 In this way, the extraction unit 12 uses as input the probability value of the temperature forecast for three months ahead in the area of the facility to be predicted. For example, in the example of the three-month temperature forecast shown in (a) to (c) of Figure 3, consider a case where electricity demand is predicted for a facility located in Hokkaido for three months ahead from March 2021. In this case, the extraction unit 12 uses as input the temperature forecast values for April 2021 "Low: Average: High (%): 10: 30: 60", the temperature forecast values for May 2021 "Low: Average: High (%): 20: 40: 40", and the temperature forecast values for June 2021 "Low: Average: High (%): 20: 30: 50".
図1に戻り、抽出部12は、過去30年間での気温の観測データ(第1観測値)に対して予め推論された電力需要の推論値を用いて、予測対象期間において予測される電力需要を抽出する。本実施の形態では、抽出部12は、後述の推論部13によって求められた過去30年間での電力需要の推論値を用いる。 Returning to FIG. 1, the extraction unit 12 extracts the power demand predicted for the prediction period using an inferred value of the power demand that has been inferred in advance for the temperature observation data (first observation value) for the past 30 years. In this embodiment, the extraction unit 12 uses the inferred value of the power demand for the past 30 years obtained by the inference unit 13 described below.
推論部13は、事前に構築された推論モデル15aを用いて、過去30年間での気象の観測データに対する電力需要の推論値を求める。詳細は後述するが、推論モデル15aは、過去の観測期間のうちの設定された第2観測期間での気温の観測データ(第2観測値)と電力需要の実測値との関係が事前の学習により構築されたモデルである。推論部13は、推論モデル15aに対して、過去30年間で観測された気象の値を入力して、推論モデル15aを演算することにより過去30年間での電力需要の推論値を求める。 The inference unit 13 uses a pre-constructed inference model 15a to determine an inferred value of power demand for meteorological observation data over the past 30 years. As will be described in detail later, the inference model 15a is a model constructed by pre-learning the relationship between the observed temperature data (second observed value) during a set second observation period among past observation periods and the actual measured value of power demand. The inference unit 13 inputs meteorological values observed over the past 30 years into the inference model 15a and calculates the inference model 15a to determine an inferred value of power demand over the past 30 years.
より詳細には、推論部13は、外部の気象情報システムの気象データ記憶部11から取得した過去30年間の気温の観測データを、未知の入力データとして推論モデル15aに与え、予測対象施設において過去30年の期間で推論される電力需要の値を求める。推論モデル15aは、例えば、外部のサーバなどで事前に過去の気温と電力需要との関係を学習して構築され第1記憶部15に記憶されている。 More specifically, the inference unit 13 provides the inference model 15a with the temperature observation data for the past 30 years acquired from the weather data storage unit 11 of an external weather information system as unknown input data, and determines the value of the power demand to be inferred for the past 30 years in the facility to be predicted. The inference model 15a is constructed in advance, for example, on an external server by learning the relationship between past temperatures and power demand, and is stored in the first storage unit 15.
提示部14は、抽出部12によって抽出された対象期間に予測される電力需要を提示する。例えば、提示部14は、電力需要予測装置1が備える表示装置107に、1か月ごとなど設定された期間ごとの電力需要の予測結果を表示する。 The presentation unit 14 presents the power demand predicted for the target period extracted by the extraction unit 12. For example, the presentation unit 14 displays the results of the power demand prediction for a set period, such as one month, on the display device 107 provided in the power demand prediction device 1.
第1記憶部15は、抽出部12が予測される電力需要の値を抽出する際に用いる気温の平年値および階級区分に関する値を記憶する。また、第1記憶部15は、推論部13が推論処理に用いる、事前に構築された推論モデル15aを記憶する。第1記憶部15には、予測対象施設での電力需要の実測値が記憶されている。さらに、第1記憶部15は、提示部14が予測される電力需要を表示する際の予測結果のデータ処理に関する情報を記憶する。 The first memory unit 15 stores average values of temperature and values related to class classification that are used when the extraction unit 12 extracts the value of the predicted electricity demand. The first memory unit 15 also stores a pre-constructed inference model 15a that is used by the inference unit 13 for the inference process. The first memory unit 15 stores actual measured values of electricity demand at the facility to be predicted. Furthermore, the first memory unit 15 stores information related to data processing of the prediction results when the presentation unit 14 displays the predicted electricity demand.
ここで、抽出部12が、予測対象施設における3か月先(2021年4月~6月)までに予測される電力需要を抽出する処理を例に挙げて、図4を参照してより詳細に説明する。 Here, the process in which the extraction unit 12 extracts the predicted power demand for the facility to be predicted for the next three months (April to June 2021) will be described in more detail with reference to FIG. 4 as an example.
本実施の形態では、抽出部12は、確率を考慮した電力需要の平均値、つまり期待値計算を利用して過去30年間の電力需要の推論値から、予測対象期間において予測される電力需要の値を抽出する。 In this embodiment, the extraction unit 12 extracts the average value of power demand taking into account probability, that is, the value of power demand predicted for the prediction period from the inferred value of power demand over the past 30 years using expected value calculation.
図4のデータaは、気象データ記憶部11から取得された過去30年間の気温の観測データと、対応する電力需要の推論値とを示している。具体的には、図4のデータaの例では、過去30年分(1991年~2020年)の4月の気温の昇順で並べられた電力需要の推論値が示されている。前述したように、本実施の形態では、気温は平年値と比較した3つの階級「高」、「並」、および「低」に区分される。図4のデータaの例では、上から10年分の気温は階級「低」に区分され、中段の10年分の気温は階級「並」に区分され、下から10年分の気温は階級「高」に区分されている。また、図4のデータaにおいて、破線四角形で囲んだ領域は、気温の平年値に対する3つの階級「高」、「並」、および「低」の区分に対応付けられた電力需要の推論値を示している。 Data a in FIG. 4 shows the observed data of temperature for the past 30 years acquired from the weather data storage unit 11 and the corresponding inferred values of power demand. Specifically, in the example of data a in FIG. 4, the inferred values of power demand arranged in ascending order of temperature in April for the past 30 years (1991 to 2020) are shown. As described above, in this embodiment, temperatures are classified into three classes "high", "average", and "low" in comparison with the average value. In the example of data a in FIG. 4, the temperatures for the top 10 years are classified into the class "low", the temperatures for the middle 10 years are classified into the class "average", and the temperatures for the bottom 10 years are classified into the class "high". In addition, in data a in FIG. 4, the area surrounded by a dashed rectangle shows the inferred values of power demand associated with the three classes "high", "average", and "low" classifications of the average value of temperature.
図4のデータbは、図3で説明したように、抽出部12が気象予報データ記憶部10から取得した3か月先までの気温の長期予報の1か月分の値であり、気温の確率を階級ごとに示している。つまり、図4は、例えば、予測対象施設の地域において、1か月先、つまり2021年4月の気温が平年より高くなる確率が70%(「高:70%」)、平年並みとなる確率が20%(「並:20%」)、および平年より低くなる確率が10%(「低:10%」)とされる長期予報を示している。 Data b in FIG. 4 is one month's worth of long-term forecast values for temperatures up to three months ahead that the extraction unit 12 retrieves from the weather forecast data storage unit 10, as described in FIG. 3, and shows the temperature probabilities by class. That is, FIG. 4 shows a long-term forecast in which, for example, in the area of the facility to be predicted, the temperature one month ahead, i.e., in April 2021, has a 70% probability of being higher than average ("High: 70%), a 20% probability of being average ("Average: 20%), and a 10% probability of being lower than average ("Low: 10%).
抽出部12は、過去30年間の気温の観測データでの電力需要の推論値のうちから、気温の長期予報の確率に応じた一定の推論値を期待値計算に利用する。より具体的には、抽出部12は、図4のデータbに示される2021年4月における気温の長期予報の確率値(「高:70%」、「並:20%」、「低:10%」)に応じた数の電力需要の推論値を、図4の式cによる期待値計算に利用する。 The extraction unit 12 uses a certain inferred value corresponding to the probability of the long-term temperature forecast from among the inferred values of electricity demand based on temperature observation data from the past 30 years for calculating the expected value. More specifically, the extraction unit 12 uses a number of inferred values of electricity demand corresponding to the probability values of the long-term temperature forecast for April 2021 shown in data b of FIG. 4 ("High: 70%", "Average: 20%", "Low: 10%)) for calculating the expected value using formula c of FIG. 4.
より詳細には、抽出部12は、気温の長期予報が示す各階級の確率値の大小に応じて、各階級区分から選択する電力需要の推論値の範囲を調整する。例えば、気温の長期予報の3つの階級の確率値のうち、階級「高」の確率値が最も高い場合、抽出部12は、3つの階級「高」、「並」、「低」の各々の区分内で気温の値が高い方の電力需要の推論値を3つの階級「高」、「並」、「低」のそれぞれから選択して期待値計算に用いる。したがって、この場合、階級「高」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより高い電力需要の推論値が選択される。また、階級「並」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより高い電力需要の推論値が選択される。同様に、階級「低」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより高い電力需要の推論値が選択される。 More specifically, the extraction unit 12 adjusts the range of the inferred power demand values to be selected from each class division according to the magnitude of the probability value of each class indicated by the long-term temperature forecast. For example, when the probability value of the class "high" is the highest among the three probability values of the long-term temperature forecast, the extraction unit 12 selects the inferred power demand value with the higher temperature value within each of the three classes "high", "average", and "low" from each of the three classes "high", "average", and "low" and uses it for the expected value calculation. Therefore, in this case, among the inferred power demand values belonging to the class "high", the inferred power demand value associated with the higher temperature value is selected. Also, among the inferred power demand values belonging to the class "average", the inferred power demand value associated with the higher temperature value is selected. Similarly, among the inferred power demand values belonging to the class "low", the inferred power demand value associated with the higher temperature value is selected.
一方において、気温の長期予報の3つの階級の確率値のうち、階級「低」の確率値が最も高い場合、抽出部12は、過去30年間の観測データの気温に対応する電力需要の推論値において、3つの階級区分内において気温の値が低い方の電力需要の推論値を選択して期待値を計算する。したがって、この場合、階級「高」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより低い電力需要の推論値が選択される。また、階級「並」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより高い電力需要の推論値が選択される。同様に、階級「低」に属する電力需要の推論値のうち、対応付けられている気温の値がより低い電力需要の推論値が選択される。 On the other hand, if the probability value of the "low" class is the highest among the probability values of the three classes of long-term temperature forecasts, the extraction unit 12 selects the inferred power demand value with the lower temperature value among the three classes from the inferred power demand values corresponding to the temperatures of the observation data from the past 30 years, and calculates the expected value. Therefore, in this case, the inferred power demand value with the lower associated temperature value is selected from the inferred power demand values belonging to the "high" class. Also, the inferred power demand value with the higher associated temperature value is selected from the inferred power demand values belonging to the "average" class. Similarly, the inferred power demand value with the lower associated temperature value is selected from the inferred power demand values belonging to the "low" class.
図4の例を用いて説明すると、データbが示す気温の長期予報の確率値は、階級「高」の値「70%」が最も高い。このことから、図4の点線矢印「7年分」に示すように、データaに含まれる階級「高」に区分されているデータのうち、気温の値が高い方から7年分の電力需要の推論値が選択される。また、図4の点線矢印「2年分」に示すように、データaに含まれる階級「並」に区分されるデータのうち気温の値が高い方から2年分の電力需要の推論値が選択される。同様に図4の点線矢印「1年分」に示すように、階級「低」に区分されるデータのうち気温の値が高い方から1年分の電力需要の推論値が選択される。 Using the example of Figure 4, the probability value of the long-term forecast of temperature indicated by data b is the highest at 70% for the "high" class. For this reason, as shown by the dotted arrow "7 years" in Figure 4, the inferred value of power demand for 7 years is selected from the data classified as "high" class included in data a, starting from the data with the highest temperature values. Also, as shown by the dotted arrow "2 years" in Figure 4, the inferred value of power demand for 2 years is selected from the data classified as "average" class included in data a, starting from the data with the highest temperature values. Similarly, as shown by the dotted arrow "1 year" in Figure 4, the inferred value of power demand for 1 year is selected from the data classified as "low" class, starting from the data with the highest temperature values.
このように、抽出部12は、過去30年間における気温の観測データの値が取りうる階級「高」、「並」、および「低」に対応する電力需要の推論値を、気温の長期予報が示すこれらの3つの階級の各々の確率で重み付けした平均値、つまり期待値を用いて予測対象期間において予測される電力需要を抽出する。図4の式cで表されるように、予測される電力需要は、期待値={[階級「高」から選択された7年分の電力需要の推論値]+[階級「並」から選択された2年分の電力需要の推論値]+[階級「低」から選択された1年分の電力需要の推論値]/[10年]}、を計算することで抽出される。また、図4に示す2021年4月における期待値の計算と同様に、2021年5月および6月についてもそれぞれ期待値を計算し、予測対象期間で予測される電力需要を抽出することができる。 In this way, the extraction unit 12 extracts the power demand predicted in the forecast target period by using the average value, that is, the expected value, of the inferred power demand corresponding to the possible classes of "high", "average", and "low" of the temperature observation data values over the past 30 years weighted by the probability of each of these three classes indicated by the long-term temperature forecast. As represented by formula c in FIG. 4, the predicted power demand is extracted by calculating the expected value = {[inferred value of power demand for 7 years selected from the class "high"] + [inferred value of power demand for 2 years selected from the class "average"] + [inferred value of power demand for 1 year selected from the class "low"] / [10 years]}. In addition, similar to the calculation of the expected value for April 2021 shown in FIG. 4, the expected values can be calculated for May and June 2021, respectively, and the power demand predicted in the forecast target period can be extracted.
上述したように、抽出部12は、気温の長期予報が示す各階級の確率値の大小に応じて、各階級区分から選択する電力需要の推論値の範囲を調整する処理、および、選択した電力需要の推論値に基づいて期待値を計算する処理を含む抽出処理を行う。なお、抽出部12は、各階級区分に含まれる電力需要の推論値の平均値を利用して期待値を計算してもよい。 As described above, the extraction unit 12 performs extraction processing including a process of adjusting the range of inferred values of power demand selected from each class division according to the magnitude of the probability value of each class indicated by the long-term temperature forecast, and a process of calculating an expected value based on the selected inferred values of power demand. The extraction unit 12 may calculate the expected value using the average value of the inferred values of power demand included in each class division.
なお、上述した抽出部12においては、各月初日から末日までの範囲の予報データに係る月単位の3か月先までの長期予報を用いる場合を例示した。しかし、1か月分の予報の具体的な範囲は、月初日から末日までである場合に限らない。例えば、3月28日~4月27日までを4月分の予報データの範囲としたものであってもよい。この場合、抽出部12は、例えば、1991年~2020年の3月28日~4月27日での過去の気温の観測データを、過去30年間の観測データとして用い、2021年3月28日~4月27日に予測される電力需要を抽出することができる。 In the above-mentioned extraction unit 12, a case has been exemplified in which a long-term forecast for up to three months ahead is used on a monthly basis for forecast data ranging from the first day to the last day of each month. However, the specific range of the forecast for one month is not limited to the first day to the last day of the month. For example, the range of forecast data for April may be from March 28th to April 27th. In this case, the extraction unit 12 can use, for example, past temperature observation data from March 28th to April 27th from 1991 to 2020 as observation data for the past 30 years, and extract the power demand predicted for March 28th to April 27th, 2021.
[電力需要予測装置のハードウェア構成]
次に、上述した機能を有する電力需要予測装置1を実現するハードウェア構成の一例について、図2を用いて説明する。
[Hardware configuration of the power demand forecasting device]
Next, an example of a hardware configuration for realizing the power demand prediction device 1 having the above-described functions will be described with reference to FIG.
図2に示すように、電力需要予測装置は、例えば、バス101を介して接続されるプロセッサ102、主記憶装置103、通信インターフェース104、補助記憶装置105、入出力I/O106を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。また、電力需要予測装置1は、バス101を介して接続される表示装置107を備えることができる。 As shown in FIG. 2, the power demand prediction device can be realized by, for example, a computer including a processor 102, a main memory device 103, a communication interface 104, an auxiliary memory device 105, and an input/output I/O 106 connected via a bus 101, and a program that controls these hardware resources. The power demand prediction device 1 can also include a display device 107 connected via the bus 101.
主記憶装置103には、プロセッサ102が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ102と主記憶装置103とによって、図1に示した抽出部12、および推論部13の各機能が実現される。 The main memory device 103 stores in advance programs that allow the processor 102 to perform various controls and calculations. The processor 102 and the main memory device 103 implement the functions of the extraction unit 12 and the inference unit 13 shown in FIG. 1.
通信インターフェース104は、電力需要予測装置1と各種外部電子機器との間をネットワーク接続するためのインターフェース回路である。通信インターフェース104より、図1で説明した抽出部12が用いる、気象予報データ、過去の気象データや、推論部13が用いる推論モデル15aが、ネットワークNWを介して外部端末より受信される構成としてもよい。 The communication interface 104 is an interface circuit for networking the power demand prediction device 1 and various external electronic devices. The communication interface 104 may be configured to receive weather forecast data and past weather data used by the extraction unit 12 described in FIG. 1, and the inference model 15a used by the inference unit 13 from an external terminal via the network NW.
補助記憶装置105は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置105には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。 The auxiliary storage device 105 is composed of a readable/writable storage medium and a drive for reading and writing various information such as programs and data from the storage medium. The auxiliary storage device 105 can use semiconductor memory such as a hard disk or flash memory as the storage medium.
補助記憶装置105は、電力需要予測装置1が実行する電力需要予測プログラムを格納するプログラム格納領域を有する。補助記憶装置105によって、図1で説明した第1記憶部15が実現される。また、補助記憶装置105には、気温の平年値、平年値と比較した気温の高低の階級区分に関する情報、および期待値計算の式に関する情報が記憶されている。さらには、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。 The auxiliary storage device 105 has a program storage area for storing the power demand forecasting program executed by the power demand forecasting device 1. The auxiliary storage device 105 realizes the first storage unit 15 described in FIG. 1. The auxiliary storage device 105 also stores information regarding the average temperature, the high and low temperature classifications compared to the average temperature, and information regarding the formula for calculating the expected value. Furthermore, it may have, for example, a backup area for backing up the above-mentioned data, programs, etc.
入出力I/O106は、外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするI/O端子により構成される。 The input/output I/O 106 is composed of I/O terminals that input signals from external devices and output signals to external devices.
表示装置107は、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイなどによって構成される。表示装置107によっても図1で説明した提示部14を実現することができる。 The display device 107 is configured with an organic EL display, a liquid crystal display, or the like. The display device 107 can also realize the presentation unit 14 described in FIG. 1.
ここで、補助記憶装置105のプログラム格納領域に格納されているプログラムは、本明細書で説明する電力需要予測方法の順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよく、並列に、あるいは呼び出しが行われたときなどの必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。また、プログラムは、1つのコンピュータにより処理されるものでもよく、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。 The program stored in the program storage area of the auxiliary storage device 105 may be a program that is processed chronologically in accordance with the order of the power demand forecasting method described in this specification, or may be a program that is processed in parallel or at the required timing, such as when called. In addition, the program may be processed by one computer, or may be processed in a distributed manner by multiple computers.
[電力需要予測装置の動作]
図5は、本実施の形態に係る電力需要予測装置1の動作を示すフローチャートである。 まず、抽出部12は、外部の気象情報システムの気象予報データ記憶部10から、例えば、ネットワークNWを介して取得した、平年値と比較した確率的な気象の予報値を入力する(ステップS1)。具体的には、抽出部12は、気象予報データ記憶部10から取得した3か月先までの気温の長期予報を入力する。なお、ステップS1において、抽出部12は、ネットワークNWを介して取得された予報値を入力する場合に限らず、USBメモリなどの可搬型メモリに事前に記憶された予報値を読み出して入力する構成としてもよい。
[Operation of the power demand forecasting device]
5 is a flowchart showing the operation of the power demand forecasting device 1 according to the present embodiment. First, the extraction unit 12 inputs a probabilistic weather forecast value compared with an average value, which is acquired, for example, via the network NW from the weather forecast data storage unit 10 of an external weather information system (step S1). Specifically, the extraction unit 12 inputs a long-term forecast of temperature for the next three months acquired from the weather forecast data storage unit 10. Note that in step S1, the extraction unit 12 is not limited to inputting a forecast value acquired via the network NW, and may be configured to read and input a forecast value previously stored in a portable memory such as a USB memory.
次に、推論部13は、第1記憶部15から読みだした推論モデル15aに対して、過去30年間の気温の観測データを未知の入力として与え、推論モデル15aにしたがった演算を行い、過去30年間の気温の観測データに対する電力需要の推論値を求める(ステップS2)。 Next, the inference unit 13 provides the temperature observation data from the past 30 years as unknown input to the inference model 15a read from the first memory unit 15, performs calculations according to the inference model 15a, and obtains an inferred value of electricity demand for the temperature observation data from the past 30 years (step S2).
次に、抽出部12は、ステップS1で入力された気温の長期予測の確率値を利用して、ステップS2で求められた電力需要の推論値に関する期待値を計算する(ステップS3)。具体的には、ステップS1で入力された気温の長期予報において、ある1か月の各階級の確率値が、「高」:70%、「並」:20%、「低」:10%である場合に、抽出部12は、ステップS2で求められた過去30年間の電力需要の推論値を、「高」:70%、「並」:20%、「低」:10%の各々の確率で重みづけした平均値を計算する。 Next, the extraction unit 12 uses the probability value of the long-term temperature forecast input in step S1 to calculate the expected value for the inferred value of the power demand obtained in step S2 (step S3). Specifically, if the probability values for each class for a certain month in the long-term temperature forecast input in step S1 are "high": 70%, "average": 20%, and "low": 10%, the extraction unit 12 calculates the average value of the inferred value of the power demand for the past 30 years obtained in step S2 weighted by each of the probabilities of "high": 70%, "average": 20%, and "low": 10%.
さらに、ステップS3において期待値を計算する際に、気温の長期予報の確率値が3つの階級「高」、「並」、および「低」のうち、階級「高」の確率値が最も高い場合には、抽出部12は、これらの階級「高」、「並」、および「低」の各区間内で気温が高い方のデータから、各階級の電力需要の推論値を選択することができる。 Furthermore, when calculating the expected value in step S3, if the probability value of the long-term temperature forecast is the highest among the three classes of "high", "average", and "low", the extraction unit 12 can select the inferred value of the electricity demand for each class from the data for the higher temperature within each of these classes of "high", "average", and "low".
また、気温の長期予報の確率値が3つの階級「高」、「並」、および「低」のうち、階級「低」の確率値が最も高い場合には、抽出部12は、これらの階級「高」、「並」、および「低」の各区間内で気温が低い方のデータから、各階級の電力需要の推論値を選択することができる。 In addition, when the probability value of the long-term temperature forecast is the highest for the "low" class among the three classes of "high," "average," and "low," the extraction unit 12 can select the inferred value of the electricity demand for each class from the data for the lower temperature within each of these classes of "high," "average," and "low."
このように、抽出部12は、気温の長期予報が示す各階級の確率値の大小に応じて、各階級区間から選択する電力需要の推論値の範囲を調整する。 In this way, the extraction unit 12 adjusts the range of inferred values of electricity demand selected from each class interval depending on the magnitude of the probability value of each class indicated by the long-term temperature forecast.
次に、抽出部12は、ステップS3で計算した期待値から、予測対象期間において予測される電力需要を求める(ステップS4)。具体的には、抽出部12は、長期予報に係る予報期間に応じて、ステップS3の期待値を計算することができる。例えば、長期予報が1か月ごとの3か月予報であれば、抽出部12は、ステップS3の期待値を1か月分ごとに計算し、3か月先までの電力需要を求めることができる。 Next, the extraction unit 12 obtains the power demand predicted for the prediction period from the expected value calculated in step S3 (step S4). Specifically, the extraction unit 12 can calculate the expected value in step S3 according to the forecast period related to the long-term forecast. For example, if the long-term forecast is a three-month forecast on a monthly basis, the extraction unit 12 can calculate the expected value in step S3 for each month and obtain the power demand for up to three months in advance.
次に、提示部14は、表示装置107に、ステップS4で求められた電力需要の予測結果を提示する(ステップS5)。 Next, the presentation unit 14 presents the power demand forecast result obtained in step S4 on the display device 107 (step S5).
図6および図7は、提示部14によって提示される電力需要の予測結果の例を示す図である。図6の領域dには、予測対象の期間「4月」、「5月」、「6月」ごとに、「予測結果(kWh)」、「昨年実績(kWh)」、および「昨年比」が互いに関連付けて表示されている。 Figures 6 and 7 are diagrams showing examples of the results of the electricity demand forecast presented by the presentation unit 14. In area d of Figure 6, for each of the forecast target periods "April," "May," and "June," the "Forecast results (kWh)," "Last year's actual results (kWh)," and "Compared to last year" are displayed in association with each other.
図7は、図6の予測結果の例を、表示装置107が月ごとの棒グラフで表示する例を示している。図7の横軸は、予測対象期間である「2021年4月」、「2021年5月」、および「2021年6月」を示し、縦軸は電力量[kWh]を示している。また、棒グラフのデータeは、電力需要の昨年実績値を表し、データfは予測結果の電力需要の値を表している。図7に示すように、3か月先までの電力需要を昨年度の実績値と比較可能な形態で表示することで、長期の電力需要の把握がより容易となる。 Figure 7 shows an example of the forecast results of Figure 6 displayed by the display device 107 as a monthly bar graph. The horizontal axis of Figure 7 indicates the forecast target periods of "April 2021," "May 2021," and "June 2021," and the vertical axis indicates the amount of electricity [kWh]. Data e of the bar graph represents the actual value of electricity demand last year, and data f represents the value of electricity demand in the forecast results. As shown in Figure 7, by displaying electricity demand for the next three months in a form that can be compared with the actual value of the previous year, it becomes easier to grasp long-term electricity demand.
提示部14は、さらに、予測された電力需要を、予測対象施設に含まれる個別の区画あるいは設定された複数の区画ごとに分けてグラフ表示することができる。あるいは、提示部14は、複数の地点で予測された電力需要をより広域の予測データとしてグラフ表示してもよい。 The presentation unit 14 can further display the predicted power demand in a graph, separated for each individual section or multiple sections included in the facility to be predicted. Alternatively, the presentation unit 14 can display the predicted power demand at multiple locations in a graph as forecast data for a wider area.
なお、説明した実施の形態では、推論部13が、事前に構築された推論モデル15aを第1記憶部15から読み出して推論処理を行う場合について説明した。しかし、推論部13による推論処理は、外部のサーバで行う構成としてもよい。この場合、抽出部12は、ネットワークNWを介して外部のサーバから電力需要の推論値を取得する。また、この場合、推論モデル15aは、外部のサーバに格納されている。 In the embodiment described above, the inference unit 13 reads out the pre-constructed inference model 15a from the first storage unit 15 and performs the inference process. However, the inference process by the inference unit 13 may be configured to be performed by an external server. In this case, the extraction unit 12 obtains the inferred value of the power demand from the external server via the network NW. In addition, in this case, the inference model 15a is stored in the external server.
以上説明したように、第1の実施の形態に係る電力需要予測装置1によれば、平年値と比較した確率的な気象の長期予報に基づいて電力需要を予測するので、比較的長期の電力需要の予測を行うことができる。 As described above, the power demand forecasting device 1 according to the first embodiment predicts power demand based on a long-term probabilistic weather forecast compared with normal values, making it possible to forecast power demand over a relatively long period of time.
また、電力需要予測装置1によれば、過去30年間の気温の観測データがとり得る階級に対応する過去30年間の電力需要の推論値を、長期予報が示す複数の階級各々の確率で重み付けした平均値を用いるので、1か月以上先までの比較的長期の電力需要の予測を、より容易に行うことができる。 In addition, the power demand forecasting device 1 uses an average value of the inferred power demand over the past 30 years, which corresponds to the possible classes of temperature observation data over the past 30 years, weighted by the probability of each of the multiple classes indicated by the long-term forecast, making it easier to forecast power demand for a relatively long period of time, up to one month or more in advance.
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
第1の実施の形態では、抽出部12は、推論部13が予め推論した、過去の観測期間のうちの第1観測期間、つまり過去30年間での電力需要の推論値を取得する場合について説明した。また、推論部13は、事前に構築された推論モデル15aを第1記憶部15から読み出して推論処理を行う場合について説明した。これに対し、第2の実施の形態では、さらに、学習部16を備え、推論モデル15aの学習処理を行う。 In the first embodiment, the extraction unit 12 acquires an inferred value of the power demand for a first observation period among past observation periods, that is, for the past 30 years, which is inferred in advance by the inference unit 13. Also, the inference unit 13 reads out an inference model 15a constructed in advance from the first storage unit 15 and performs inference processing. In contrast, in the second embodiment, a learning unit 16 is further provided, and performs learning processing of the inference model 15a.
図8に示すように、本実施の形態に係る電力需要予測システムは、電力需要予測装置1A、気象予報データ記憶部10、気象データ記憶部11、および学習データ記憶部17を備える。 As shown in FIG. 8, the power demand forecasting system according to this embodiment includes a power demand forecasting device 1A, a weather forecast data storage unit 10, a weather data storage unit 11, and a learning data storage unit 17.
[電力需要予測装置の機能ブロック]
図8に示すように、本実施の形態に係る電力需要予測装置1Aは、抽出部12、推論部13、提示部14、第1記憶部15、および学習部16を備える。本実施の形態に係る電力需要予測装置1Aは、学習部16を備える点において第1の実施の形態に係る電力需要予測装置1と構成が異なる。以下、第1の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
[Functional blocks of the power demand forecasting device]
8, the power demand forecasting device 1A according to the present embodiment includes an extraction unit 12, an inference unit 13, a presentation unit 14, a first storage unit 15, and a learning unit 16. The power demand forecasting device 1A according to the present embodiment differs in configuration from the power demand forecasting device 1 according to the first embodiment in that the power demand forecasting device 1A according to the present embodiment includes the learning unit 16. The following description will focus on the configuration that differs from the first embodiment.
学習部16は、過去の観測期間のうちの予め設定された過去の第2観測期間での気温の観測値である第2観測値と、過去の第2観測期間での電力需要の実測値との関係を学習して推論モデル15aを構築する。第2観測期間は、予測対象期間の季節の区分に関する情報に応じて設定され、具体的には、予測対象期間の季節や長さに応じて設定される。例えば、学習部16は、予測対象期間の季節や長さに応じて前年度の5か月分や1年分の気温の観測データおよび予測対象施設での電力需要の実測値を学習データとして用いることができる。また、抽出部12が、2021年4月から6月までの電力需要を予測する場合には、2020年3月から7月までの昨年度5か月分の気温の観測データおよび電力需要の実測値を学習データとすることができる。 The learning unit 16 learns the relationship between the second observation value, which is the observation value of the temperature in a second observation period that is set in advance among the past observation periods, and the actual measured value of the power demand in the second observation period, and constructs the inference model 15a. The second observation period is set according to information on the seasonal division of the prediction target period, and specifically, is set according to the season and length of the prediction target period. For example, the learning unit 16 can use the observation data of the temperature for five months or one year of the previous year and the actual measured value of the power demand at the prediction target facility as learning data according to the season and length of the prediction target period. In addition, when the extraction unit 12 predicts the power demand from April to June 2021, the observation data of the temperature and the actual measured value of the power demand for five months of the previous year from March to July 2020 can be used as learning data.
ここで、学習データを取得する期間である過去の第2観測期間について説明する。前述したように、過去の第1観測期間は、推論部13が推論処理を行い電力需要の推論値を求める対象の期間であり、本実施の形態では、過去30年間の気温の観測データに対する推論値が求められている。一方において、学習データを取得する過去の第2観測期間は、上記のとおり予測対象期間の季節や長さに応じて設定され、過去の第1観測期間とは重複しない過去の期間とすることができる。 Here, we will explain the second past observation period, which is the period from which learning data is acquired. As described above, the first past observation period is the period for which the inference unit 13 performs inference processing to obtain an inferred value of power demand, and in this embodiment, inferred values are obtained for temperature observation data from the past 30 years. On the other hand, the second past observation period from which learning data is acquired is set according to the season and length of the prediction target period as described above, and can be a past period that does not overlap with the first past observation period.
具体的には、過去の第2観測期間は、過去の第1観測期間とは重複しない期間である場合の他、過去の第1観測期間にその一部が含まれる場合、および第1観測期間に含まれる場合がある。例えば、2025年の電力需要を予測する場合には、第1観測期間として1991年~2020年の30年間が用いられ、学習データに係る第2観測期間として、2024年の気温の観測データを用いる場合が考えられる。 Specifically, the second past observation period may not overlap with the first past observation period, may be partly included in the first past observation period, or may be included in the first past observation period. For example, when predicting electricity demand in 2025, the 30 years from 1991 to 2020 may be used as the first observation period, and the temperature observation data for 2024 may be used as the second observation period related to the learning data.
学習部16は、学習データ記憶部17から推論モデル15aを構築するための学習データを取得し、公知の機械学習アルゴリズムを用いて学習処理を行う。また、学習部16は、学習データとして用いる過去の気温の観測データが気象情報システムにおいて更新されるごとに、更新された気象データに基づいて推論モデル15aを再度学習して構築することができる。 The learning unit 16 acquires learning data for constructing the inference model 15a from the learning data storage unit 17, and performs a learning process using a known machine learning algorithm. In addition, each time the past temperature observation data used as learning data is updated in the weather information system, the learning unit 16 can re-learn and construct the inference model 15a based on the updated weather data.
学習データ記憶部17には、学習部16が推論モデル15aを構築するために用いる学習データが記憶されている。より詳細には、学習データ記憶部17は、昨年度の気温の観測データと、予測対象施設での昨年度の電力需要の実測値とからなる学習データを記憶することができる。 The learning data storage unit 17 stores learning data used by the learning unit 16 to construct the inference model 15a. More specifically, the learning data storage unit 17 can store learning data consisting of observed data of temperature in the previous year and actual measured values of electricity demand in the facility to be predicted in the previous year.
[電力需要予測装置の動作]
次に、上述した構成を有する電力需要予測装置1Aの動作について、図9のフローチャートを参照して説明する。まず、抽出部12は、ネットワークNWを介して気象予報データ記憶部10から取得した、平年値と比較した確率的な気象の予報値を入力する(ステップS1)。具体的には、抽出部12は、気象予報データ記憶部10から取得した気温の3か月予報を入力する。なお、ステップS1において、抽出部12は、ネットワークNWを介して取得された予報値を入力する場合に限らず、USBメモリなどの可搬型メモリに記憶された予報値を読み出して入力する構成としてもよい。
[Operation of the power demand forecasting device]
Next, the operation of the power demand forecasting device 1A having the above-mentioned configuration will be described with reference to the flowchart in Fig. 9. First, the extraction unit 12 inputs a probabilistic weather forecast value compared with an average value, which is acquired from the weather forecast data storage unit 10 via the network NW (step S1). Specifically, the extraction unit 12 inputs a three-month forecast of temperature acquired from the weather forecast data storage unit 10. Note that in step S1, the extraction unit 12 is not limited to inputting a forecast value acquired via the network NW, and may be configured to read and input a forecast value stored in a portable memory such as a USB memory.
次に、学習部16は、学習データを学習データ記憶部17から取得して推論モデル15aを構築する(ステップS20)。具体的には、学習部16は、公知の機械学習アルゴリズムを用いて、設定された第2観測期間で観測された気温と、その期間での電力需要の実測値との関係を学習する。例えば、電力需要の予測対象期間が3か月である場合に、学習部16は、前年度における5か月間の気温の観測データと、当該5か月間での電力需要の実測値とからなる学習データを用いることができる。学習部16によって構築された推論モデル15aは、第1記憶部15に記憶される。 Next, the learning unit 16 obtains the learning data from the learning data storage unit 17 and constructs the inference model 15a (step S20). Specifically, the learning unit 16 uses a known machine learning algorithm to learn the relationship between the temperature observed in the set second observation period and the actual measured value of the power demand during that period. For example, if the period for predicting the power demand is three months, the learning unit 16 can use learning data consisting of the observation data of the temperature for five months in the previous year and the actual measured value of the power demand for those five months. The inference model 15a constructed by the learning unit 16 is stored in the first storage unit 15.
次に、推論部13は、ステップS20で構築された推論モデル15aを第1記憶部15から読み出して、電力需要の推論値を求める(ステップS2)。より詳細には、推論部13は、推論モデル15aに、未知の入力として、過去30年間の気温の観測データを与えて、推論モデル15aにしたがった演算を行い、過去30年間の電力需要の推論値を求める。 Next, the inference unit 13 reads out the inference model 15a constructed in step S20 from the first storage unit 15, and obtains an inferred value of the power demand (step S2). More specifically, the inference unit 13 provides the inference model 15a with the observation data of the temperature for the past 30 years as unknown input, performs a calculation according to the inference model 15a, and obtains an inferred value of the power demand for the past 30 years.
次に、抽出部12は、ステップS1で入力された気温の長期予測の確率値を利用して、ステップS2で取得された電力需要の推論値に関する期待値を計算する(ステップS3)。次に、抽出部12は、ステップS3で計算した期待値から、予測対象期間において予測される電力需要を求める(ステップS4)。具体的には、抽出部12は、長期予報に係る予報期間に応じてステップS3の期待値を計算することができる。例えば、長期予報が1か月ごとの3か月予報であれば、抽出部12は、ステップS3の期待値を1か月分のデータごとに計算し、3か月先までに予測される電力需要を求めることができる。 Next, the extraction unit 12 uses the probability value of the long-term forecast of temperature input in step S1 to calculate an expected value for the inferred value of the power demand obtained in step S2 (step S3). Next, the extraction unit 12 obtains the power demand predicted in the target forecast period from the expected value calculated in step S3 (step S4). Specifically, the extraction unit 12 can calculate the expected value in step S3 according to the forecast period related to the long-term forecast. For example, if the long-term forecast is a three-month forecast every month, the extraction unit 12 can calculate the expected value in step S3 for each month's worth of data and obtain the power demand predicted for up to three months ahead.
次に、提示部14は、ステップS4で求められた電力需要の予測結果を表示装置107に提示させる(ステップS5)。 Next, the presentation unit 14 causes the display device 107 to present the power demand forecast result obtained in step S4 (step S5).
以上説明したように、第2の実施の形態に係る電力需要予測装置1Aによれば、学習部16が過去の気温の観測データと過去の電力需要の実測値との関係を学習して推論モデル15aを構築するので、過去の気温の観測データが更新されるごとに推論モデル15aを再構築することができ、より精度の高い電力需要の長期予測が可能となる。 As described above, according to the second embodiment of the power demand forecasting device 1A, the learning unit 16 learns the relationship between past temperature observation data and past actual measured values of power demand to construct the inference model 15a, so that the inference model 15a can be reconstructed each time the past temperature observation data is updated, enabling more accurate long-term forecasting of power demand.
なお、説明した実施の形態では、一つの電力需要予測装置1にすべての機能部が設けられている場合について説明した。しかし、電力需要予測装置1が備える各機能部は、一つのコンピュータとして実現される場合以外にも、ネットワーク上に分散した構成とすることもできる。 In the embodiment described above, all the functional units are provided in a single power demand prediction device 1. However, the functional units of the power demand prediction device 1 can be realized as a single computer or can be distributed across a network.
また、説明した実施の形態では、電力需要予測装置1は、1か月ごとの気温の3か月予報を長期予報として用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、長期予報は、3か月予報に限らず、1か月予報などの他の期間に係る長期予報を用いてもよい。また、1か月予報はさらに各週の予報を含む場合であってもよい。例えば、1か月予報が第1週目、第2週目、および第3~4週目の予報値を有する予報データであってもよい。この場合、電力需要予測装置1の抽出部12は、長期予報に係る予報期間に応じて、上記第1週目、第2週目、および第3~4週目ごとの期待値を計算し、予測される電力需要を求めることができる。 In the embodiment described above, the power demand forecasting device 1 uses a three-month forecast of monthly temperatures as a long-term forecast. However, the long-term forecast is not limited to a three-month forecast, and a long-term forecast for other periods, such as a one-month forecast, may be used. The one-month forecast may also include forecasts for each week. For example, the one-month forecast may be forecast data having forecast values for the first week, second week, and third and fourth weeks. In this case, the extraction unit 12 of the power demand forecasting device 1 can calculate expected values for the first week, second week, and third and fourth weeks according to the forecast period for the long-term forecast, and obtain the predicted power demand.
以上、本発明の電力需要予測装置および電力需要予測方法における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。 The above describes the embodiments of the power demand forecasting device and power demand forecasting method of the present invention, but the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications that a person skilled in the art can imagine can be made within the scope of the invention described in the claims.
1…電力需要予測装置、10…気象予報データ記憶部、11…気象データ記憶部、12…抽出部、13…推論部、14…提示部、15…第1記憶部、15a…推論モデル、101…バス、102…プロセッサ、103…主記憶装置、104…通信インターフェース、105…補助記憶装置、106…入出力I/O、107…表示装置、NW…ネットワーク。
1...power demand forecasting device, 10...weather forecast data memory unit, 11...weather data memory unit, 12...extraction unit, 13...inference unit, 14...presentation unit, 15...first memory unit, 15a...inference model, 101...bus, 102...processor, 103...main memory unit, 104...communication interface, 105...auxiliary memory unit, 106...input/output I/O, 107...display unit, NW...network.
Claims (2)
抽出された前記予測される電力需要を提示する提示部と
を備え、
前記推論値は、事前に構築された推論モデルに基づいて、前記第1観測期間での気象の観測値である第1観測値に対して推論された値であり、
前記気象の観測値は、前記過去の観測期間の気温の平均値である前記平年値に対する値の高低によって複数の階級に区分される気温の観測値であり、
前記平年値と比較した確率的な気象の前記予報値は、予報に係る気温の分布が前記複数の階級の各々に該当する確率で表され、
前記抽出部は、前記第1観測期間での前記第1観測値が取りうる階級に対応する前記推論値を、前記予報値が示す前記複数の階級の各々の確率で重み付けした平均値を用いて前記予測される電力需要を抽出する
ことを特徴とする電力需要予測装置。 an extracting unit for extracting a predicted electricity demand for a target period from an inferred value of an electricity demand for a first observation period among past observation periods based on a probabilistic weather forecast value compared with a normal value;
a presentation unit that presents the extracted predicted power demand,
The inferred value is a value inferred for a first observation value, which is a meteorological observation value during the first observation period, based on a previously constructed inference model ;
The meteorological observation values are temperature observation values classified into a plurality of classes according to whether the values are high or low relative to the normal value, which is an average value of temperatures during the past observation period;
the forecast value of the probabilistic weather compared to the normal value is expressed as a probability that the distribution of temperature related to the forecast falls into each of the plurality of classes;
The extraction unit extracts the predicted power demand by using an average value obtained by weighting the inferred value corresponding to a class that the first observation value in the first observation period can take with a probability of each of the multiple classes indicated by the forecast value.
The power demand forecasting device according to the present invention is characterized in that:
抽出された前記予測される電力需要を提示する提示ステップと
を備え、
前記推論値は、事前に構築された推論モデルに基づいて、前記第1観測期間での気象の観測値である第1観測値に対して推論された値であり、
前記気象の観測値は、前記過去の観測期間の気温の平均値である前記平年値に対する値の高低によって複数の階級に区分される気温の観測値であり、
前記平年値と比較した確率的な気象の前記予報値は、予報に係る気温の分布が前記複数の階級の各々に該当する確率で表され、
前記抽出ステップは、前記第1観測期間での前記第1観測値が取りうる階級に対応する前記推論値を、前記予報値が示す前記複数の階級の各々の確率で重み付けした平均値を用いて前記予測される電力需要を抽出する
ことを特徴とする電力需要予測方法。 - an extraction step of extracting a predicted electricity demand for a period of interest from an inferred value of the electricity demand for a first observation period of past observation periods based on a probabilistic weather forecast value compared to a normal value;
and a presentation step of presenting the extracted predicted power demand,
The inferred value is a value inferred for a first observation value, which is a meteorological observation value during the first observation period, based on a previously constructed inference model ;
The meteorological observation values are temperature observation values classified into a plurality of classes according to whether the values are high or low relative to the normal value, which is an average value of temperatures during the past observation period;
the forecast value of the probabilistic weather compared to the normal value is expressed as a probability that the distribution of temperature related to the forecast falls into each of the plurality of classes;
The extraction step extracts the predicted power demand by using an average value of the inferred value corresponding to a class that the first observation value in the first observation period can take, weighted by a probability of each of the multiple classes indicated by the forecast value.
A method for forecasting electricity demand.
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