Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Previsão de geração fotovoltaica através de métodos computacionais parametrizados por planejamento de experimentos
Autor(es): MOREIRA, Max Olinto
Primeiro Orientador: BALESTRASSI, Pedro Paulo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: BONATTO, Benedito Donizeti
Resumo: Nos últimos anos, as fontes de energia renováveis e sustentáveis atraíram a atenção de vários investidores e partes interessadas, como agentes do setor de energia e consumidores. Os sistemas de energia elétrica têm experimentado a rápida inserção de fontes geradoras renováveis distribuídas e, como resultado, enfrentam desafios de planejamento e operação à medida que novas conexões são feitas à rede. É de grande dificuldade observar e antecipar os níveis exigidos de geração fotovoltaica, que são tarefas consideradas inerentes a uma rápida inserção na rede elétrica. Essa geração distribuída/renovável deve ser integrada de forma coordenada, de modo que não haja impacto negativo no desempenho elétrico da rede, aumentando a complexidade do gerenciamento de energia. Neste trabalho, uma estratégia multivariada, baseada em planejamento de experimentos (DOE), é endereçada para a previsão de geração fotovoltaica usando uma nova abordagem para parametrização e combinação de um conjunto de redes neurais artificiais (RNA). Duas questões principais serão exploradas: como selecionar as RNAs e como combiná-las no ensemble. Como complemento dessa metodologia, também é apresentada a redução de dimensionalidade dos dados climáticos através de Análise de Componentes Principais (PCA). A abordagem de planejamento de experimentos (DOE) é aplicada aos fatores da série temporal de geração fotovoltaica e aos fatores da RNA. Em seguida, é realizada uma análise de cluster para selecionar as redes que obtiveram os melhores resultados. A partir deste ponto, uma análise de mistura (MDE) é empregada para determinar os pesos ideais para a formação da previsão por conjunto ensemble. A metodologia é detalhada ao longo do trabalho e, com base na combinação de previsões, foi estimada a geração fotovoltaica para um conjunto de painéis específicos, localizado no sul do Estado de Minas Gerais. Por conseguinte, um estudo mais abrangente, que considerou um conjunto de dados de dezessete plantas de geração, com características sazonais, também foi examinado. A versatilidade do método proposto permitiu a alteração do número de fatores a serem utilizados no arranjo experimental, no modelo de previsão e no horizonte de previsão desejado e, consequentemente, aprimorou a determinação da previsão para os cenários estudados.
Abstract: In recent years, renewable and sustainable energy sources have attracted the attention of various investors and stakeholders, such as energy sector players and consumers. Electric power systems have experienced the rapid insertion of distributed renewable generating sources and, as a result, face planning and operational challenges as new connections are made to the grid. It is very difficult to observe and anticipate the required levels of photovoltaic generation, which are tasks considered inherent to a quick insertion into the electrical grid. This distributed/renewable generation must be integrated in a coordinated way, so that there is no negative impact on the electrical performance of the grid, increas ing the complexity of energy management. In this work, a multivariate strategy, based on design of experiments (DOE), is addressed for the prediction of photovoltaic generation using a new approach for parameterization and combination of a set of artificial neural networks (ANN). Two main questions will be explored: how to select the ANNs and how to combine them in the forecast by sets (ensemble). As a complement to this methodology, the reduction of dimensionality of climate data through Principal Component Analysis (PCA) is also presented. The design of experiments (DOE) approach is applied to the PV generation time series factors and to the ANN factors. Then, a cluster analysis is performed to select the networks that obtained the best results. From this point, a mixture analysis (MDE) is used to determine the ideal weights for the formation of the ensemble. The methodology is detailed throughout the work and, based on the combination of fore casts, the photovoltaic generation was estimated for a set of specific panels, located in the south of the State of Minas Gerais. Therefore, a more comprehensive study, which con sidered a dataset of seventeen generation plants, with seasonal characteristics, was also examined. The versatility of the proposed method allowed changing the number of factors to be used in the experimental arrangement, in the forecasting model and in the desired forecasting horizon and, consequently, improving the determination of the forecast for the studied scenarios.
Palavras-chave: Previsão fotovoltaica
Planejamento de experimentos
Redes neurais artificiais
Ensemble
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3333
Data do documento: 12-Jul-2022
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