Graph theory is a mathematical study of objects and their pairwise relations, known as nodes and edges respectively. The birth of graph theory is often considered to take place in 1736 when the Swiss mathematician Leonhard Euler tried to solve a routing problem involving seven bridges of Königsberg in Prussia. In more recent times, graph theory has caught the attention of companies from all types of industries due to its power of modelling and analysing exceptionally large networks. This thesis investigates the usage of graph theory in the energy sector for a utility company, in particular Fortum whose activities consist of, but not limited to, production and distribution of electricity and heat. The output of the thesis is a wide overview of graph-theoretic concepts and their practical applications, as well as a study of a use-case where some concepts are put into deeper analysis. The chosen use-case within the scope of this thesis is feature selection - a process for reducing the number of features, also known as input variables, typically before a regression model is built to avoid overfitting and increase model interpretability. Five graph-based feature selection methods with different points of view are studied. Experiments are conducted on realistic data sets with many features to verify the legitimacy of the methods. One of the data sets is owned by Fortum and used for forecasting the electricity price, among other important quantities. The obtained results look promising according to several evaluation metrics and can be used by Fortum as a support tool to develop prediction models. In general, a utility company can likely take advantage graph theory in many ways and add value to their business with enriched mathematical knowledge. / Grafteori är ett matematiskt område där objekt och deras parvisa relationer, även kallade noder respektive kanter, studeras. Grafteorins födsel anses ofta äga rum år 1736 när den schweiziske matematikern Leonhard Euler försökte lösa ett vägsökningsproblem som involverade sju broar av Königsberg i Preussen. På senare tid har grafteori fått uppmärksamhet från företag inom flera branscher på grund av dess kraft att modellera och analysera väsentligt stora nätverk. Detta arbete undersöker användningen av grafteori inom energisektorn för ett allmännyttigt företag, närmare bestämt Fortum vars verksamhet består av, dock ej begränsat till, produktion och distribution av elektricitet och värme. Arbetet resulterar i en bred översiktlig genomgång av grafteoretiska begrepp och deras praktiska tillämpningar, samt ett fallstudium där några begrepp sätts in i en djupare analys. Det valda fallstudiet inom ramen för arbetet är variabelselektering - en process för att minska antalet ingångsvariabler, vilket vanligtvis genomförs innan en regressionsmodell skapas för att undvika överanpassning och öka modellens tydbarhet. Fem grafbaserade metoder för variabelselektering med olika ståndpunkter studeras. Experiment genomförs på realistiska datamängder med många ingångsvariabler för att verifiera metodernas giltighet. En av datamängderna ägs av Fortum och används för att prognostisera elpriset, bland andra viktiga kvantiteter. De erhållna resultaten ser lovande ut enligt flera utvärderingsmått och kan användas av Fortum som ett stödverktyg för att utveckla prediktionsmodeller. I allmänhet kan ett energiföretag sannolikt dra fördel av grafteori på många sätt och skapa värde i sin affär med hjälp av berikad matematisk kunskap.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-276482 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Vu, Duc Tam |
| Publisher | KTH, Optimeringslära och systemteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2020:219 |
Page generated in 0.002 seconds