基于人工神经网络的光伏发电厂发电量预测方法

Mario Da Silva Araújo, Levi Maia Alves, Paulo Cesar Marques de Carvalho, T. C. Carneiro
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摘要

对光伏发电(PVG)的准确预测被认为是减少间歇性发电对电力系统影响的重要手段。光伏发电预测涉及不确定性,这些不确定性与太阳能资源的时间序列特征及其因依赖多种天气条件而产生的高波动性有关。本文对人工神经网络(ANN)在塞阿拉联邦大学(UFC)替代能源实验室(LEA)的两座光伏电站每小时发电量预测中的不同应用进行了比较研究。本文使用了两种配置:a)多层感知器(MLP)ANN;b)Kohonen 神经网络(SOM),两者均使用历史功率(W)数据进行训练。应用性能分析指标(相关系数 - r、纳什-苏特克利夫效率 - NSE 和相对偏差 - VR)来评估和比较这两种方法。人工神经网络生成的结果表明,MLP 应用的整体性能最佳;SOM 的性能略低,但在预测光伏发电量方面也显示出良好的应用潜力。所应用的两种 ANN 在某些应用中的相关性接近 90%,偏差较小,NSE 约为 0.80 和 0.90。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
METODOLOGIA BASEADA EM REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA PREVISÃO DA GERAÇÃO DE PLANTAS FOTOVOLTAICAS
Previsões precisas da geração fotovoltaica (GFV) foram investigadas como significativas redutoras dos impactos que fontes intermitentes de geração elétrica fornecem aos sistemas elétricos. A previsão da GFV envolve incertezas que estão relacionadas às características das séries temporais do recurso solar e sua alta volatilidade devido à dependência de muitos condições do tempo. O presente artigo apresenta um estudo comparativo entre diferentes aplicações de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a previsão horária da geração em duas plantas fotovoltaicas situadas no Laboratório de Energias Alternativas (LEA) da Universidade Federal do Ceará (UFC). No presente artigo, foram usadas duas configurações: a) RNA do tipo Perceptron com Múltiplas Camadas (MLP); e b) Rede Neural de Kohonen (SOM), ambas, treinadas com dados históricos de potência (W). Métricas de análise de desempenho foram aplicadas para avaliação e comparação das metodologias (coeficiente de correlação – r, eficiência de Nash-Sutcliffe – NSE e viés relativo – VR). Os resultados gerados pelas RNA mostraram que as aplicações com MLP apresentaram o melhor desempenho geral; as SOM obtiveram desempenho levemente abaixo e também apresentaram bom potêncial para uso na previsão de geração fotovoltaica. Ambas as RNA aplicadas obtiveram correlação próxima de 90%, baixo viés e NSE em torno de 0,80 e de 0,90 em algumas aplicações.
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