Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
1
ESTIMATION D'UNE CONSOMMATION DE FLUIDE EFFACEE
Domaine technique
L'objet de la présente invention a trait au domaine de la gestion de la
consommation
de fluide ; l'objet de la présente invention concerne plus particulièrement la
réduction de la
consommation de fluide.
Un des objectifs de la présente invention est d'estimer avec précision la
quantité de
fluide qu'aurait consommée une installation (domestique ou industrielle) si
elle ne s'était
pas effacée lors d'une phase dite d'effacement.
La présente invention trouve ainsi de nombreuses applications avantageuses par
exemple pour les opérateurs énergétiques en leur permettant de gérer en temps
réel et de
façon optimisée leur production de fluide afin notamment d'assurer un
équilibre entre
l'offre et la demande en fluide.
La présente invention trouve également d'autres applications avantageuses
notamment pour les opérateurs d'ajustement en leur permettant de quantifier
avec précision
la consommation de fluide effacée lors d'une période d'effacement.
Par fluide au sens de la présente invention, il faut comprendre ici dans toute
la
présente description qui suit toute source énergétique, telle que par exemple
l'électricité,
l'eau, ou encore le gaz ou le fioul, susceptible d'être consommée par un
équipement d'une
installation (domestique ou industrielle) en vue notamment de son
fonctionnement.
Etat de la technique
Maîtriser la consommation de fluides est devenu un défi quotidien et
grandissant,
ceci tant pour les particuliers que pour les industriels : les raisons qui
incitent à maîtriser
cette consommation sont aussi bien d'ordre économique (coûts financiers
élevés) que
d'ordre écologique (pollution, émission de gaz à effet de serre, gestion des
ressources
naturelles).
Pour maîtriser cette consommation, les opérateurs énergétiques mettent en
place
depuis plusieurs années des politiques énergétiques performantes visant à
réduire la
consommation de fluide, notamment pendant les périodes de pic de consommation.
Chez les particuliers, ce pic de consommation survient le plus souvent l'hiver
entre
18 et 20 heures ; ceci s'explique notamment par les conditions climatiques à
cette époque
de l'année et les usages domestiques classiques.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
2
Généralement, ce pic de consommation de fluide énergétique est satisfait par
des
moyens de production rapides ; cependant, ces moyens sont bien souvent
polluants.
Ainsi, par exemple, pour la production d'énergie électrique, des turbines à
combustion sont utilisées.
Dans le domaine de l'énergie électrique, pour limiter cette consommation
accrue
lors d'un tel pic, on connaît depuis plusieurs dizaines d'années l'incitation
tarifaire.
La plupart des fournisseurs d'énergie électrique ont en effet mis en place des
tarifs
spécifiques pour les heures dites creuses et les heures dites pleines :
le prix de
l'électricité est ainsi augmenté sur une tranche horaire déterminée afin de
réduire ou de
reporter la demande.
D'autres solutions sont désormais mises en place pour maîtriser davantage
cette
consommation ; les opérateurs énergétiques ont en effet mis en place une
politique accrue
en matière de Gestion Active de la Demande (également connue sous l'acronyme
GAD ) ; cette gestion vise à maîtriser et réduire la consommation en fluide
énergétique
tant sur le marché résidentiel que sur le marché des industriels.
Parmi ces solutions, l'une d'entre elles consiste à contrôler directement la
charge
électrique de certains équipements.
Ainsi, certains usages électriques tels que le chauffage et/ou l'eau chaude
sanitaire
peuvent être interrompus aux heures de forte demande, ceci par exemple pour
une durée de
deux heures (de préférence entre 18 et 20 heures).
Pendant ces heures de réduction de consommation électrique, on dit que le
client
s'efface , le client ayant bien évidemment au préalable souscrit
volontairement à un tel
service d'effacement (bien souvent en bénéficiant de tarifs préférentiels en
contrepartie).
Ces moyens de contrôle de la charge ne sont généralement actionnés que
quelques
jours par an (15 à 20 jours) pendant l'hiver et permettent de réduire de façon
significative la
consommation en fluide ainsi que la facture finale du consommateur.
Il est donc décisif d'estimer avec précision cette quantité de fluide effacée,
appelée
également effacement . Cette quantité de fluide effacée correspond donc à la
différence
entre la quantité de fluide effectivement consommée et la quantité de fluide
qui aurait été
consommée si le client ne s'était pas effacé ; cette quantité théorique
s'appelle également
baseline .
Cette estimation de la quantité de fluide effacée, ou effacement, est d'autant
plus
stratégique qu'il est désormais possible de valoriser cet effacement : il
existe en effet des
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140
PCT/FR2014/051217
3
opérateurs d'ajustement qui s'engagent contractuellement à vendre un
effacement par
exemple toutes les demi-heures sur un intervalle de temps prédéterminé pour
permettre une
régulation de la consommation en fluide, et éventuellement vendre de l'énergie
à d'autres
opérateurs pendant ces pics pour faire face à la demande.
Face à cette nouvelle problématique, de nombreuses méthodes ont été proposées
pour calculer cet effacement en estimant la baseline (appelée également
contrefactuel
ou non-consommation) : la précision de ces différentes méthodes d'estimation
de
l'effacement dépend donc de la précision avec laquelle la baseline est
estimée.
Une première approche repose sur l'observation de la puissance électrique
avant et
après la phase d'effacement, et propose une interpolation linéaire de la
consommation réelle
entre le début et la fin de l'effacement.
Une telle approche est décrite notamment dans le document WO 2008/017754.
Cette première approche présente principalement deux inconvénients.
D'une part, cette approche supposent implicitement que le comportement du
consommateur entre le début et la fin de l'effacement est linéaire ; une telle
hypothèse de
travail n'est pas correcte et les études menées par la Demanderesse ont
démontré clairement
que l'implémentation de méthodes basées sur cette approche conduit
immanquablement à
une surestimation ou sous-estimation de la baseline , et donc de la
quantité de fluide
effacée.
D'autre part, il est systématiquement observé sur les courbes de consommation
un
effet d'anticipation avant le début de l'effacement (hausse artificielle de la
consommation)
et un effet de rebond après la fin d'effacement (hausse technique du à un
effet de rattrapage,
notamment du chauffage).
Ainsi, en estimant la baseline selon la première approche, les effets
d'anticipation et de rebond viennent immanquablement accentuer l'erreur
d'estimation.
De telles approximations pour estimer la baseline ne sont pas acceptables,
notamment si l'effacement estimé au final donne lieu à une rémunération.
Une deuxième approche consiste à estimer la baseline par la courbe de
charge
moyenne d'un groupe de clients, encore appelé groupe de contrôle ou groupe
témoin.
Selon cette approche, les clients du groupe de contrôle ne peuvent pas
s'effacer.
Cependant, une telle approche n'est pas exempte de défaut, car il existe
forcément
un biais entre le groupe contrôle et le groupe des clients dits effacés ayant
souscrit au
service d'effacement.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
4
En effet, la souscription à un service d'effacement implique inévitablement
que le
client est concerné par l'environnement et/ou est économe.
Cette approche ne cherche donc pas à construire un groupe contrôle comparable
au
groupe de clients ayant souscrit au service d'effacement et ayant donc des
comportements
similaires en termes de consommation, notamment pendant les phases
d'effacement.
Le groupe de contrôle est choisi de façon aléatoire parmi le panel de clients
n'ayant
pas souscrit au service d'effacement.
Sur le plan théorique, il est possible d'envisager la construction d'un groupe
de
contrôle comparable au groupe de clients ayant souscrit au service
d'effacement en
sélectionnant aléatoirement dans ce groupe de clients effacés des clients pour
le groupe de
contrôle.
Néanmoins, une telle solution ne peut pas être valablement mise en oeuvre sur
le
plan pratique, notamment pour des raisons de coûts et de moyens. En effet, les
clients ayant
souscrit au service d'effacement sont tous sollicités et adhérent à la
démarche
d'effacement ; il est donc impossible de mettre de côté une partie de ces
clients pour
constituer un groupe de contrôle.
On connaît dans l'état de la technique le document intitulé Navigant
Consulting :
"Evalulation Report : Home Energy Reports ¨ Plan Year 4" qui décrit de façon
détaillée
une approche similaire à celle-ci-dessus.
En effet, dans ce document, les clients recrutés sont affectés aléatoirement
au
groupe de contrôle ou au groupe des clients effacés.
Cette approche est cohérente d'un point de vue théorique ; cependant, en mode
opérationnel, cette approche n'est pas exploitable.
D'une part, comme mentionné ci-dessus, il n'est pas possible de répartir
aléatoirement un client ayant souscrit à l'offre d'effacement : on ne peut pas
empêcher un
client ayant souscrit à l'offre d'effacement de ne pas s'effacer pour la
construction du
groupe de contrôle. De même, il n'est pas envisageable de forcer un client à
s'effacer s'il ne
veut pas souscrire à l'offre. Les résultats obtenus avec cette approche
seraient forcément
biaisés.
D'autre part, une telle approche nécessite trop de temps de traitement : au
moins
deux saisons sont nécessaires. En effet, pour fournir des résultats
relativement stables et
présenter des effectifs similaires, l'approche nécessite des mesures sur au
moins deux
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
saisons consécutives : une première saison pour vérifier si les échantillons
mesurés pour
chaque groupe sont semblables et une deuxième saison pour mesurer les
effacements.
Ainsi, la construction du groupe de contrôle proposée dans ce document n'est
donc
utilisable que dans le cadre d'une expérimentation ; cette approche est
inexploitable en
5 mode opérationnel lorsqu'il faut construire de façon dynamique un groupe
de contrôle et
déterminer en temps réel l'effacement notamment pour le marché du
réajustement.
Il n'existe pas à ce jour dans l'état de la technique de méthode performante
pour
construire un groupe de contrôle pertinent.
Résumé et objet de la présente invention
L'objet de la présente invention vise à améliorer la situation décrite ci-
dessus.
Ainsi, un des objectifs de la présente invention est de permettre la
construction d'un
groupe de contrôle ayant un comportement comparable à un groupe de clients
ayant
souscrit à un service d'effacement pour estimer avec précision et en temps
réel une quantité
de consommation de fluide effacée lors d'une phase d'effacement.
Un des autres objectifs de la présente invention est de permettre la
construction d'un
groupe de contrôle flexible et adaptable qui puisse être appliqué à d'autres
groupes pour
calculer d'autres effacements.
A cet effet, l'objet de la présente invention porte sur un procédé
d'estimation d'une
consommation de fluide effacée pendant une phase d'effacement. De préférence,
cette
estimation se fait en temps réel ou a posteriori (c'est-à-dire après
l'effacement).
Selon la présente invention, le procédé d'estimation est mis en oeuvre par des
moyens informatiques, et comporte lors d'une phase d'apprentissage :
- une première étape de collecte qui consiste à collecter des premières
données de
consommation comportant des informations relatives à la consommation de fluide
de n
compteurs de fluide issus d'un premier groupe, n étant un entier positif, et
- une deuxième étape de collecte consistant à collecter des deuxièmes
données de
consommation comportant des informations relatives à la consommation de fluide
de m
compteurs de fluide issus d'un deuxième groupe, m étant un entier positif.
Cette collecte de données est réalisée de façon continue ou périodique.
De préférence, m est strictement supérieur à n. Ceci permet d'obtenir des
résultats
plus précis.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
6
Avantageusement, les n compteurs de fluide du premier groupe ont souscrit à un
service d'effacement, et les m compteurs de fluide du deuxième groupe n'ont
pas souscrit à
un service d'effacement.
Selon l'invention, le procédé d'estimation comporte ensuite une étape
d'analyse des
premières et deuxièmes données de consommation collectées.
Au cours de cette étape, des coefficients de pondération 13, (i étant un
entier positif
compris entre 1 et m) sont calculés en fonction de ces données de consommation
de
manière à minimiser la distance entre les consommations de fluide des premier
et deuxième
groupes.
Lors de la phase d'apprentissage, le procédé selon la présente invention
comporte en
outre une étape de détermination au cours de laquelle un groupe de contrôle
est déterminé à
partir des deuxièmes données de consommation issues des m compteurs de fluide
du
deuxième groupe, et en fonction des coefficients de pondération 13, calculés
lors de l'étape
d'analyse.
Avantageusement, le procédé selon la présente invention comporte, pendant une
phase d'effacement déterminée, une étape d'estimation qui consiste à estimer
en temps réel
la consommation de fluide effacée en calculant la différence entre la
consommation de
fluide du groupe de contrôle et la consommation de fluide moyenne des n
compteurs de
fluide du premier groupe.
Grâce à cette succession d'étapes techniques, caractéristique de la présente
invention, il est possible de collecter à distance et en temps réel des
données de
consommation provenant de compteurs de fluide reliés à des installations
(domestiques
et/ou industrielles) et de calculer (en temps réel ou a posteriori) en
fonction de ces données
des coefficients de pondération.
Le calcul des coefficients de pondération est caractéristique de la présente
invention. En effet, ces coefficients vont permettre de construire, rapidement
et avec
précision, un groupe de contrôle comparable à un groupe de compteurs de fluide
ayant
souscrit à un service d'effacement. Ainsi, selon l'invention, le groupe de
contrôle n'est pas
construit de façon aléatoire, contrairement à l'état de la technique mentionné
dans le
préambule.
Selon l'invention, le groupe de contrôle se présente comme une combinaison
linéaire des consommations de fluide individuelles des compteurs de fluide du
deuxième
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
7
groupe approchant au mieux la consommation de fluide moyenne des compteurs de
fluide
du premier groupe pendant la phase d'apprentissage.
Il est ainsi possible grâce à ce groupe de contrôle d'estimer en temps réel et
avec
précision la consommation de fluide effacée lors d'une phase d'effacement,
ceci en
observant la consommation de fluide du groupe de contrôle.
La présente invention s'applique ainsi à l'estimation de la quantité de fluide
effacée,
lors de tout type d'effacement (par contrôle direct de la charge ou tout autre
type
d'effacement comme par exemple un effacement volontaire et ponctuel d'un
client par
exemple pour réduire sa facture).
De préférence, la phase d'apprentissage est préalable à la phase d'effacement.
Dans une variante avantageuse, lors de l'étape d'analyse, les coefficients de
pondération sont calculés de manière à résoudre l'équation suivante :
arg min (disepi(t)-E7i/3,p2, (t)))
dans laquelle :
- P (t) est la consommation de fluide individuelle du compteur de fluide j
appartenant au deuxième groupe pendant la phase d'apprentissage, et
- p(t) est la consommation de fluide moyenne des n compteurs de fluide du
premier groupe pendant la phase d'apprentissage.
De préférence, la consommation de fluide est une puissance électrique
représentative de la puissance électrique consommée ; cette consommation de
fluide peut
également être représentative d'une énergie consommée.
La présente invention prévoit différents modes de réalisation pour le calcul
des
coefficients de pondération 13, effectué lors de l'étape d'analyse.
Dans un premier mode de réalisation, le calcul de coefficients de pondération
13,
comporte une sélection séquentielle des compteurs de fluide du deuxième groupe
minimisant la distance entre les consommations de fluide des premier et
deuxième groupes.
De préférence, une valeur 1 est attribuée au coefficient de pondération
13k si la
consommation de fluide du compteur de fluide k du deuxième groupe est
sélectionnée, et
une valeur 0 est attribuée sinon, k étant ici un entier positif compris
entre 1 et m.
Cet algorithme dit de sélection séquentielle est simple à mettre en oeuvre.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
8
De plus, cet algorithme attribue un poids de 1 au compteur de fluide du
deuxième groupe s'il est sélectionné, ce qui a du sens du point de vue
opérationnel,
notamment lorsque m est de taille m >> n.
Dans ce mode, l'étape de détermination du groupe de contrôle comporte le
calcul de
la consommation de fluide moyenne du deuxième groupe en fonction des
coefficients de
pondération, un tel calcul étant réalisé de préférence selon la formule
mathématique
suivante :
P2 (t) = _________________________________
P (t)
J,113.1
dans laquelle P2 (t) est la consommation de fluide individuelle du compteur de
fluide j
appartenant au deuxième groupe pendant la phase d'apprentissage.
De préférence, la consommation de fluide est une puissance électrique
représentative de la puissance électrique consommée ; on parle également de
courbe de
charge d'un client ; cette consommation de fluide peut également être
représentative d'une
énergie consommée.
Dans un deuxième mode de réalisation, le calcul de coefficients de pondération
13,
comporte une régression linéaire, de préférence sous contrainte, de la
consommation de
fluide moyenne des n compteurs de fluide du premier groupe sur les
consommations de
fluide individuelles de chacun des m compteurs de fluide du deuxième groupe.
Par régression linéaire sous contrainte, on entend ici une régression linéaire
introduisant une contrainte sur la norme des coefficients du modèle de type :
11/311 8, /3 e Rtm
avec /3 = /3,õ )
11.11une norme type Li, L2 ou autres/3 le vecteur des paramètres des
m+1 coefficients (un coefficient pour la constante + un coefficient
par variable (clients présents dans le groupe de contrôle)).
La variable correspond ici à la courbe de charge d'un client.
Une telle régression linéaire sous contrainte peut être réalisée selon
plusieurs
approches.
Selon une première approche, la régression linéaire sous contrainte est du
type
Ridge.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
9
Selon une deuxième approche, la régression linéaire sous contrainte est du
type
Lasso.
Dans une sous-variante avantageuse, il est également possible d'utiliser une
régression linéaire sous contrainte du type Lasso positif.
Alternativement, il peut s'agir de régression linéaire du type PLSpour
Partial
Least Squares ou PCR pour Principal Components Regression .
Les différentes régressions linéaires proposées ci-dessous ont pour
avantage notamment:
- d'avoir en permanence le groupe de contrôle le plus proche du groupe de
clients
effacés même si ce dernier évolue dans le temps (nouveaux clients, pertes de
clients) car
l'estimation du modèle se base sur un historique court.
- de permettre à un opérateur de réseau de suivre en temps réel
l'effacement et de
pouvoir agir en cas de déséquilibre du système électrique par une
augmentation/diminution
du nombre de clients effacés ou en arrêtant/démarrant des moyens de
production.
- de permettre à un opérateur d'ajustement qu'il respecte bien son contrat
d'effacement et de pouvoir intervenir en augmentant ou diminuant le nombre de
clients
effacés en cas de non-respect du contrat d'effacement.
- de contrôler le réalisé des effacements au pas 10 minutes ou 30 minutes
sur les
marchés de valorisation de l'effacement.
Lorsque les coefficients de pondération sont calculées selon une régression
linéaire,
l'étape de détermination du groupe de contrôle comporte le calcul de la
consommation de
fluide moyenne du deuxième groupe en fonction des coefficients de pondération,
un tel
calcul étant réalisé de préférence selon la formule mathématique suivante :
P2(t) g P (t)
J 2,1
dans laquelle P2 (t) est la consommation de fluide individuelle du compteur de
fluide j
appartenant au deuxième groupe pendant la phase d'apprentissage.
Corrélativement, l'objet de la présente invention porte sur un programme
d'ordinateur qui comporte des instructions adaptées pour l'exécution des
étapes du procédé
d'estimation tel que décrit ci-dessus, ceci notamment lorsque ledit programme
d'ordinateur
est exécuté par au moins un processeur.
Un tel programme d'ordinateur peut utiliser n'importe quel langage de
programmation, et être sous la forme d'un code source, d'un code objet, ou
d'un code
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
intermédiaire entre un code source et un code objet, tel que dans une forme
partiellement
compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
De même, l'objet de la présente invention porte sur un support
d'enregistrement
lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur
comprenant
5 des instructions pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit ci-
dessus.
D'une part, le support d'enregistrement peut être n'importe quel entité ou
dispositif
capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un
moyen de
stockage, tel qu'une mémoire ROM, par exemple un CD-ROM ou une mémoire ROM de
type circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement
magnétique, par
10 exemple une disquette de type floppy disc ou un disque dur.
D'autre part, ce support d'enregistrement peut également être un support
transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, un tel signal pouvant
être acheminé via
un câble électrique ou optique, par radio classique ou hertzienne ou par
faisceau laser
autodirigé ou par d'autres moyens. Le programme d'ordinateur selon l'invention
peut être
en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans
lequel
le programme d'ordinateur est incorporé, le circuit intégré étant adapté pour
exécuter ou
pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
L'objet de la présente invention porte également sur un dispositif
d'estimation d'une
consommation de fluide effacée pendant une phase d'effacement.
A cet effet, le dispositif d'estimation selon la présente invention comporte
des
moyens informatiques configurés pour la mise en oeuvre des étapes du procédé
d'estimation
tel que décrit ci-dessus.
Plus précisément, le dispositif d'estimation comporte un module de collecte
configuré pour collecter :
a) des premières données de consommation qui comportent des informations
relatives à la consommation de fluide de n compteurs de fluide issus d'un
premier groupe, n
étant un entier positif, lesdits n compteurs de fluide du premier groupe ayant
souscrit à un
service d'effacement, et
b) des deuxièmes données de consommation qui comportent des informations
relatives à la consommation de fluide de m compteurs de fluide issus d'un
deuxième
groupe, m étant un entier positif, lesdits m compteurs de fluide du deuxième
groupe n'ayant
pas souscrit à un service d'effacement.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
11
Avantageusement, le dispositif d'estimation comporte en outre :
- un module informatique d'analyse, ou calculateur, qui est configuré pour
calculer,
en fonction des premières et deuxièmes données de consommation, des
coefficients de
pondération 13, minimisant la distance entre les consommations de fluide des
premier et
deuxième groupes, i étant un entier positif compris entre 1 et m,
- un processeur configuré pour déterminer un groupe de contrôle à partir
des
deuxièmes données de consommation collectées issues des m compteurs de fluide
du
deuxième groupe, et en fonction desdits coefficients de pondération 13,
calculés par le
module informatique d'analyse, et
- un module informatique d'estimation configuré pour estimer la consommation
de
fluide effacée lors d'une phase d'effacement en calculant la différence entre
la
consommation de fluide du groupe de contrôle et la consommation de fluide
moyenne des n
compteurs de fluide du premier groupe.
Ainsi, par ses différents aspects fonctionnels et structurels décrits ci-
dessus, la
présente invention permet d'estimer en temps réel (ou a posteriori) et avec
précision la
quantité de consommation de fluide effacée lors d'une phase d'effacement, la
présente
invention s'appliquant pour tout type d'effacement (effacement par contrôle
direct de la
charge ou effacement volontaire du client).
Brève description des figures annexées
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront
de la
description ci-dessous, en référence aux figures 1 à 3 annexées qui en
illustrent un exemple
de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquelles :
- la figure 1 représente de façon schématique un dispositif d'estimation
selon un
exemple de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 représente un organigramme comprenant les différentes étapes
mises en
oeuvre selon un exemple de réalisation du procédé de l'invention ;
- la figure 3a est un graphique représentant la variation sur une journée
de la
consommation de fluide moyenne du premier groupe de compteurs de fluide et
celle du
groupe de contrôle, lorsque l'effacement est effectif entre 18h et 20h ; et
- la figure 3b est un graphique représentant une estimation de l'effacement
entre 18h
et 20h lorsque le service d'effacement est effectif.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
12
Un procédé pour l'estimation d'une consommation de fluide effacée E ainsi que
le
dispositif 100 associé vont maintenant être décrits dans ce qui suit en
faisant référence
conjointement aux figures 1 à 3.
Pour rappel, lors d'une phase d'effacement Te, il n'est pas possible de
mesurer
directement la consommation de fluide effacée E (illustrée en figures 3a et
3b) d'un premier
groupe G1 de n compteurs de fluide CF1,1, CF1,2, CF1,11 ayant souscrit à un
service
d'effacement.
En effet, une telle valeur d'effacement E n'est pas mesurable puisqu'elle est
purement fictive et théorique.
Comme expliqué ci-dessus, estimer cette consommation de fluide effacée E
représente pourtant un enjeu stratégique pour les acteurs de l'activité
énergétique.
Les approches proposées jusqu'à présent ne sont pas satisfaisantes : elles
restent
trop approximatives et présentent des erreurs d'estimation qui ne sont pas
acceptables
compte tenu notamment des enjeux économiques et financiers relatifs à
l'effacement (qui
représente désormais un marché à part entière).
Améliorer l'estimation de la consommation de fluide effacée E est donc ici un
des
objectifs de la présente invention.
Ainsi, dans l'exemple décrit ici, et comme illustré en figure 1, le dispositif
d'estimation 100 selon la présente invention comporte un module de collecte
10, par
exemple un équipement de télé-relève automatique du type Smartmeter , qui
pendant
une phase d'apprentissage déterminée Ta collecte simultanément, lors d'une
première Si et
d'une deuxième S2 étapes de collecte, des données de consommation.
Plus précisément, dans l'exemple décrit ici, et comme illustré en figure 1, le
module
de collecte 10 collecte, de façon continue ou périodique, des premières
données D_CF1J,
D_CF1,2, D_CF1,11 et des deuxièmes données D_CF2J, D_CF2,2, D_CF2,n, de
consommation.
Une collecte réalisée périodiquement selon un pas de 15 ou 30 minutes lors de
la phase
d'apprentissage Ta donne des résultats tout à fait satisfaisants.
Dans l'exemple décrit ici, les premières données D_CF1J, D_CF1,2, D_CF1,11
comportent des informations relatives à la consommation de fluide
individuelles /31,1(0 ,
/31,2(0 , /31,,, (Odes n compteurs de fluide CF1,1, CF1,2, CF1,11 issus du
premier groupe G1 ; et,
les deuxièmes données de consommation D_CF2J, D_CF2,2, D_CF2,n, comportent des
informations relatives à la consommation de fluide individuelles P2,1(t) , P22
µti ( ), P2,m (t) des
-- ,
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
13
m compteurs de fluide CF2,1, CF2,2, CF2,,,, issus du deuxième groupe G2, les m
compteurs
de fluide CF2,1, CF2,2, CF2,,,, n'ayant pas souscrit au service d'effacement.
Comme illustré en figure 1, chacun des compteurs de fluides ci-dessus CF1J,
CF1,2,
CF1,11 et CF2J, CF2,2, CF2,,T, sont reliés respectivement à des installations
I1,1, 11,2, I1,n et '2,1,
12,2, I2,õõ et sont configurés pour compter une quantité de fluide consommée
par l'ensemble
des équipements respectivement de l'installation Ii,i, 11,2, Ii,õ et 12,1,
12,2,
Dans l'exemple décrit ici, m est strictement supérieur à n (ici, m n) ; ceci
permet
d'obtenir des résultats plus fins.
Le concept sous-jacent à la présente invention est donc ici de construire un
groupe
de contrôle GC à partir de ce deuxième groupe G2 de compteurs de fluide CF2J,
CF2,2,
CF2,,õ, et de faire en sorte que ce groupe de contrôle GC se rapproche au plus
des
comportements du premier groupe G1 en termes de consommation.
Ainsi, pour construire de façon cohérente un tel groupe GC et estimer avec
précision la consommation de fluide effacée E, la présente invention vise à
sélectionner
dans le deuxième groupe G2 les compteurs de fluides de sorte que la distance
entre leur
consommation moyenne P2(t) et la consommation moyenne p(t) du premier groupe
G1
soit minimale.
La recherche de cette distance minimale nécessite le calcul de coefficients de
pondération 13õ i étant un entier positif compris entre 1 et m.
A cet effet, dans l'exemple décrit, et comme illustré en figure 1, le
dispositif
d'estimation 100 comporte un module informatique d'analyse 20 qui, lors d'une
étape
d'analyse S3, analyse les premières et deuxièmes données de consommation
collectées, et
calcule en fonction de ces données les coefficients de pondération 13, de
manière à
minimiser la distance entre les consommations de fluide des premier G1 et
deuxième G2
groupes.
Dans l'exemple décrit ici, le module informatique d'analyse 20 est configuré
pour
que les coefficients de pondération 13, soient calculés de manière à résoudre
l'équation (1)
suivante :
arg min (dist(pi(t)-Ei if31p21 (t)))
dans laquelle :
t-P
est la consommation de fluide individuelle du compteur de fluide j
appartenant au deuxième groupe G2 pendant la phase d'apprentissage Ta, et
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
14
- Pl(t) est la consommation de fluide moyenne des n compteurs de fluide CF1J,
CF1,2, CFi,õ du premier groupe G1 pendant la phase d'apprentissage Ta.
Dans l'exemple décrit ici, la consommation de fluide moyenne Pl(t) se calcule
de la
façon suivante :
/31(t) =-1 1 P1 (t)
=,
où P (t) est la consommation de fluide individuelle du compteur de fluide j
appartenant au
premier groupe G1 pendant la phase d'apprentissage Ta.
Dans l'exemple décrit ici, plusieurs approches décrites ci-dessus sont prévues
pour
programmer le module d'analyse 20 afin de résoudre l'équation (1) et calculer
les
coefficients de pondération 13,.
Dans l'exemple décrit ici, le dispositif 100 comprend en outre un module de
détermination (ou processeur) 30 configuré pour exploiter, lors d'une étape de
détermination 40, les coefficients de pondération 13, calculés par le module
20 et déterminer
le groupe de contrôle GC à partir du deuxième groupe G2, ce groupe de contrôle
GC étant
une combinaison linéaire des consommations de fluide individuelles P2, j (t)
des compteurs
de fluide CF2J, CF2,2, CF2,,õ du deuxième groupe G2 approchant au mieux la
consommation
de fluide moyenne Pl(t) des n compteurs de fluide CF1J, CF1,2, CF1,11 du
premier groupe G1
pendant la phase d'apprentissage Ta:
P2 (t) = P1132, j (t)
Calculer les coefficients de pondération 13, est caractéristique de la
présente
invention.
Pour calculer ces coefficients, une première approche déjà mentionnée ci-
dessus
prévoit une sélection séquentielle des compteurs de fluide CF2J, CF2,2, CF2,,õ
du deuxième
groupe G2.
Le nombre de groupes de contrôle GC qu'il est possible de constituer avec m
compteurs de fluide de poids 0 ou 1 est de complexité 2m-1. Afin de
réduire le
nombre de sous-groupes possibles, le module d'analyse 20 cherche à réduire la
distance
dist(Pl(t)¨ Imi=i j P2, j (t)) en sélectionnant de manière séquentielle, Vt
=1,..., 1, les
consommations individuelles P2,k des compteurs de fluide CF2,1, CF2,2, CF2,,,,
du deuxième
groupe G2.
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
Dans cette variante, l'algorithme implémenté dans le module d'analyse 20 prend
la
forme suivante :
= Initialisation à k =1:
S1 = dist(11(t) ¨ P (t))
5 il = arg min{s1,}
,=1, ,m
I(1) (t) = P2,11(1)
,Ç' 1 = diSt(Pi(0 ¨ P2,(1)(0)
= Boucle sur k = 2,..., m :
(_ 1 k-1
ik = arg min dist 131(t) ¨ ¨ _1 (0 P(0-}
i.11, mylil ,-11 { k
1,1
/ k -\
10 ,Ç' k = dist 131(t) ¨ ¨1 IP2(" (t)
k _1=1
= On obtient ainsi les ensemble d'individus {i1} ... c fil ,...,ik
,...,i,,,} et les distances
respectives ,Ç'1,...m , et on sélectionne l'ensemble des individus {il,...,ik
} minimisant
la distance ,Ç' k .
Selon cette variante, le groupe de contrôle GC est obtenu par le processeur 30
qui
15 détermine ce groupe GC lors de l'étape S4 selon la formule mathématique
suivante :
¨ 1 1 si i sélectionné
________________________ Im )6 = V t = 1,..., l
.
J {0
Ld
1=11 3 .1 j
D'autres approches plus performantes font également partie de la présente
invention
pour calculer les coefficients de pondération.
Comme énoncé ci-dessus, il est souhaitable que le nombre d'observations soit
limité.
Les variables explicatives sont ici les courbes de charge des clients
disponibles pour
constituer le groupe de contrôle : le nombre de variables explicatives m peut
donc se
compter en plusieurs centaines de milliers. Par conséquent, nous avons m >> n.
De plus, les clients peuvent être corrélés les uns aux autres ; donc, même si
m<n,
alors il se peut que la famille des variables explicatives soit liée, ce qui
n'est pas possible
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
16
avec les régressions linéaires classiques comme proposées dans le document
Navigant
Consulting : "Evalulation Report : Home Energy Reports ¨ Plan Year 4" .
Pour résoudre ce problème, la présente invention prévoit une approche dans
laquelle
la matrice des variables explicatives est de plein rang.
Deux grandes familles de méthodes le permettent :
- Les régressions linéaires sous contraintes type Lasso, Ridge, Elastic net et
leurs
dérivées.
Il s'agit de méthode de régression linéaire introduisant une contrainte sur la
norme
des coefficients du modèle de type :
avec /3 = (/3,) /3,õ )
11.11une norme type Li, L2 ou autres
ig le vecteur des paramètres des m+1 coefficients (un coefficient
pour la constante + un coefficient par variable).
- Les régressions sur les composantes principales et les régressions du type
PLS
dont l'objectif est d' orthogonaliser et de réduire l'espace des variables.
Les approches
dites de Ridge et de Lasso vont être explicitées plus en détails dans ce qui
suit.
Selon l'approche dite de Ridge, résoudre l'équation (1) ci-dessus consiste à
réaliser
une régression linéaire de la consommation de fluide moyenne du premier groupe
G1 sur
les consommations individuelles du deuxième groupe G2 en utilisant la norme
L2.
Dans l'exemple décrit ici, cette résolution d'équation (1) revient donc à
résoudre la
minimisation ci-dessous :
arg min 1111 (0 -flP
(112
fie/2P
avec une contrainte sur la norme L2 du vecteur fi :11/12
, le paramètre 2 étant
sélectionné par validation-croisée.
Alternativement, un algorithme de régression selon l'approche dite Lasso est
implémentée dans le module informatique d'analyse 20 pour résoudre l'équation
(1).
Selon cette approche, résoudre l'équation (1) revient à résoudre la
minimisation ci-
dessous :
õ2
arg min 1111 (0 - (112
fie/2P
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
17
avec une contrainte sur la norme Li du vecteur fi :11/4 2, le paramètre T
étant
sélectionné par validation-croisée.
La contrainte sur la norme Li a pour avantage de sélectionner de manière plus
parcimonieuse les compteurs de fluide (et donc les clients) et de réduire
ainsi le biais entre
le groupe de contrôle GC et le groupe effacé Gl.
En d'autres termes, avec cette contrainte sur la norme Li du vecteur fi, plus
de
clients du groupe de contrôle GC auront un coefficient de pondération (ou
poids) égal à
0 .
Il est également possible d'ajouter une contrainte supplémentaire sur les
coefficients
de pondération en forçant la sélection d'individus dont les coefficients sont
positifs. On
parle de régression linéaire sous contrainte Lasso positif.
Selon ces différentes approches utilisant un calcul des coefficients de
pondération
par une régression linéaire, le groupe de contrôle GC est calculé par le
processeur 30, lors
de l'étape de détermination 40, selon la formule suivante Vt =1,..., 1:
P2 (t) = g P (t)
Dans l'exemple décrit ici, une fois que ce groupe GC est déterminé, le module
informatique d'estimation 40 ou estimateur peut, lors d'une étape d'estimation
S5, estimer
en temps réel lors d'une phase d'effacement Te la consommation de fluide
effacée E en
calculant la différence entre la consommation de fluide du groupe de contrôle
GC et la
consommation de fluide moyenne des n compteurs de fluide CF1,1, CF1,2, CF1,11
du premier
groupe Gl.
La Demanderesse lors des différents tests effectués a démontré que l'approche
de
Lasso permet d'obtenir des résultats particulièrement performants, avec un
taux d'erreur de
moins de 8% contre un taux d'erreurs de plus de 10% avec les approches
proposées dans
l'état de la technique.
De tels résultats sont rendus possibles en construisant le groupe de contrôle
à partir
des courbes de charges infra-journalières disponibles précédent le jour
évènement.
Ce principe a pour avantage de bien capter les effets des variables
observables
constantes dans le temps (localisation, type de logement, ...), les effets des
variables
observables fluctuant dans le temps (météo) ainsi que les variables
inobservables (opinion
politique, sensibilité écologique, profil gestionnaire, etc.).
CA 02913250 2015-11-20
WO 2014/188140 PCT/FR2014/051217
18
Par ailleurs, outre une estimation plus fine de l'effacement, la présente
invention
permet d'éviter les effets de surestimation induits par les effets
d'anticipation et de rebond
provoqués chez le consommateur avant et après l'effacement.
Enfin, la présente invention se distingue des autres approches de l'état de la
technique en permettant une estimation en temps réel qui s'adapte au fil du
temps en
fonction du comportement des clients, consommateurs de fluide, et de l'arrivée
de
nouveaux clients adhérents au service d'effacement.
Le groupe de contrôle construit peut également être appliqué à d'autres
groupes
pour calculer d'autres effacements.
La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse dans
l'estimation de la consommation de fluide effacée avec les effacements par
contrôle direct
de la charge, par exemple par l'opérateur. Bien évidemment, la présente
invention
s'applique pour tous les types d'effacement, comme par exemple un effacement
volontaire
et ponctuel d'un client par exemple lors d'un pic tarifaire.
Dans l'exemple décrit ici, l'ensemble des fonctionnalités techniques décrites
ci-
dessus pour chacune des entités physiques du dispositif 100 est ici piloté par
un programme
d'ordinateur PG qui est enregistré sur un support d'enregistrement CI.
Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de
réalisation particulier de la présente invention, mais qu'en aucun cas cette
description ne
revêt un quelconque caractère limitatif à l'objet de l'invention ; bien au
contraire, elle a
pour objectif d'ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise
interprétation des
revendications qui suivent.
