پیش‌بینی فشار گاز ورودی ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز برون‌شهری با استفاده از یادگیری ماشین (مورد مطالعاتی: شهرستان بیرجند)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

3 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

امروزه گاز طبیعی بزرگ‌ترین منبع تأمین انرژی مورد نیاز در دنیاست. کشور ایران با دارا بودن سهم بیش از هفده درصدی از ذخایر گاز، رتبۀ دوم جهان را داراست اما متاسفأنه همزمان میزان مصرف گاز در کشور سه برابر متوسط جهانی بوده که جای نگرانی بسیار دارد. به‌منظور برنامه‌ریزی هرچه بهتر در حوزۀ عرضۀ گاز طبیعی آگاهی از میزان تقاضای گاز در بخش‌های مختلف و پیش‌بینی وضعیت تقاضا در آینده از اهمیت زیادی برخوردار است. پیش‌بینی مصرف گاز طبیعی نقش قابل ملاحظه‌ای در تعیین خط‌مشی انرژی و یکی از ابزارهای قوی تصمیم‌گیرندگان در جهت برنامه‌ریزی صحیح هدایت مصرف و کنترل پارامترهای عرضه و تقاضای انرژی است. مسئلۀ‌ کلی که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرد، پیش‌بینی فشار گاز ورودی ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز برون‌شهری و تحلیل ارتباط آن با تغییرات آب‌وهواست. یکی از مشکلاتی که در استان خراسان‌ جنوبی هرساله در فصل سرد سال چالش‌های زیادی را ایجاد می‌نماید، افت فشار در ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز برون‌شهری (CGS) است که به علل مختلف ازجمله ناترازی بین تولید و مصرف گاز اتفاق می‌افتد. هرگونه برآورد و پیش‌بینی درخصوص میزان فشار این ایستگاه‌ها به‌عنوان تخمینی از میزان گاز مصرف‌شده، فرصتی ارزنده در اختیار مدیران قرار می‌دهد تا در جهت رفع بحران اقدامات پیش‌دستانه انجام دهند. در این مقاله از یادگیری ماشین به‌عنوان شاخه‌ای از هوش‌ مصنوعی به‌منظور حل مسئله بهره گرفته شد. داده‌های اخذشده از ایستگاه‌های CGS از شرکت گاز استان خراسان جنوبی طی سال‌های 1399 تا 1402 مورد استفاده قرار گرفت. سناریوهای مختلف شامل تحلیل مسئله هم به‌صورت سری زمانی و هم رگرسیونی و همچنین تحلیل تغییرات دمایی برای پیش‌بینی معرفی گردید و بهترین سناریو انتخاب شد. همچنین از روش‌های مختلف پیش‌بینی برای حل مسئله بهره گرفته شد. یکی از مهم‌ترین نقاط قوت این پژوهش، استفاده از یادگیری عمیق به‌عنوان یکی از مهم‌ترین و امیدوارکننده‌ترین رویکردهای یادگیری ماشین است. به‌علاوه، برای اولین بار پیش‌بینی فشار گاز ایستگاه‌های تقلیل گاز برون‌شهری صورت می‌پذیرد. نتایج حاکی از تأثیرگذاری عامل تغییرات آب‌وهوا بر پیش‌بینی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات