Statistical Analysis and SARIMA Forecasting Model Applied to Electrical Energy Consumption in University Facilities



Título del documento: Statistical Analysis and SARIMA Forecasting Model Applied to Electrical Energy Consumption in University Facilities
Revista: Científica (México, D.F.)
Base de datos:
Número de sistema: 000594521
ISSN: 1665-0654
Autores: 1
1
1
1
2
2
Instituciones: 1Instituto Politécnico Nacional,
2Universidad Politécnica de Tecámac,
Año:
Volumen: 26
Número: 2
Paginación: 1-22
País: México
Idioma: Inglés
Resumen en inglés Analyzing the energy consumption behavior in buildings is essential for implementing energy-saving and efficient energy use measures without losing attention to the comfort inside the buildings. In this study, a statistical analysis and time series forecast of the energy situation of a group of buildings in a university academic unit in Mexico City was conducted. Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average (SARIMA) models were used for the forecast with electrical energy consumption data from 55 months. Training and test partitions were created with these data to generate two SARIMA models. The results showed a strong dependence on the school cycle of electricity consumption, in addition to a shift in the cycle in the first year of the study. The mean absolute percentage error (MAPE) for the training partitions created shows that the best fit is provided by the SARIMA (3,1,1) (1,0,0)12 model for the 48-month separation. In comparison, the SARIMA (2,1,2) (1,0,0)12 model does so for the 43-month test partition. The confidence intervals for the 7- and 12-month forecast are less wide for the SARIMA (3,1,1) (1,0,0)12 model than for the SARIMA (2,1,2) (1,0,0)12 model. Statistical analysis and time series modeling allows a better understanding of the building stock's energy performance and strengthens the energy audit to design or implement energy saving or efficient energy use measures.
Resumen en español Analizar el comportamiento del consumo energético en edificios es fundamental para la implementación de medidas de ahorro y uso eficiente de la energía, sin perder atención al confort al interior de estos. En este estudio se realizó un análisis estadístico y de pronóstico con series de tiempo de la situación energética de un conjunto de edificios de una unidad académica universitaria de la Ciudad de México. Para el pronóstico se utilizaron modelos Estacionales Autorregresivos Integrados y de Medias Móviles (SARIMA) con datos del consumo de energía eléctrica de 55 meses y con estos se crearon particiones de entrenamiento y prueba que generaron dos modelos SARIMA. Los resultados mostraron una gran dependencia en el ciclo escolar del consumo de electricidad, además de un corrimiento en el ciclo en el primer año de estudio. El porcentaje de error absoluto medio (MAPE) para las particiones de entrenamiento creadas muestra que el mejor ajuste lo tiene el modelo SARIMA (3,1,1) (1,0,0)12 para la partición de 48 meses, mientras que el modelo SARIMA (2,1,2) (1,0,0)12 lo hace para la partición de prueba de 43 meses. Los intervalos de confianza para el pronóstico a 7 y 12 meses son menos amplios para el modelo SARIMA (3,1,1) (1,0,0)12 que para el modelo SARIMA (2,1,2) (1,0,0)12. Finalmente, el análisis estadístico y el modelado de series de tiempo permiten un mejor entendimiento del comportamiento energético del conjunto de edificios y fortalece la auditoría energética con miras a diseñar o aplicar medidas de ahorro o uso eficiente de la energía.
Palabras clave: energy consumption,
scholar buildings,
time series forecasting,
SARIMA models
Keyword: consumo de energía,
edificios educativos,
pronóstico de series de tiempo,
modelos SARIMA
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