Πιθανοτικη Προβλεψη Της Ηλιακης Παραγωγης Με Χρηση Artmap

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες έχει σημειωθεί αξιοπρόσεχτη ανάπτυξη στην τεχνολογία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), ως αποτέλεσμα της ανάγκης για περιορισμό των συμβατικών πηγών ενέργειας και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η ηλιακή ενέργεια είναι μια από τις ευρύτερα χρησιμοποιούμενες εναλλακτικές μορφές ενέργειας, κάτι που επιβεβαιώνεται από την αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος φωτοβολταϊκών συστημάτων τόσο στην Ελλάδα όσο και παγκοσμίως. Ωστόσο, η διακοπτόμενη φύση και η έντονη μεταβλητότητα της ηλιακής (όπως και της αιολικής) παραγωγής καθιστούν δύσκολη την ενσωμάτωση της στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως, η πρόβλεψη της ηλιακής ισχύος αναγνωρίζεται ως ένα πολύτιμο εργαλείο για τον καλύτερο έλεγχο αλλά και το εμπόριο της ηλιακής ενέργειας και η ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης της ηλιακής παραγωγής έχει απασχολήσει σε μεγάλο βαθμό κλάδους της μετεωρολογίας ,των μαθηματικών και της εφαρμοσμένης πληροφορικής.Η πλειονότητα των μοντέλων πρόβλεψης της ηλιακής ισχύος χρησιμοποιεί ως είσοδο δεδομένα από μοντέλα αριθμητικών προβλέψεων καιρού, λόγω της άμεσης σχέσης της ηλιακής παραγωγής με τις καιρικές συνθήκες, τα οποία παρέχουν εκτιμήσεις των μελλοντικών τιμών καιρικών και ατμοσφαιρικών μεταβλητών στο επίπεδο του ηλιακού πάρκου. Ο βαθμός χρησιμοποίησης των δεδομένων των αριθμητικών προβλέψεων καιρού σχετίζεται και με την κατηγοριοποίηση των προσεγγίσεων των μοντέλων πρόβλεψης της ηλιακής ισχύος σε φυσικές, στατιστικές ή συνδυαστικές. Επιπροσθέτως, οι περισσότερες προβλέψεις της ηλιακής και της αιολικής ισχύος δίνονται με τη μορφή σημειακών προβλέψεων που αποσκοπούν στον προσδιορισμό της πιθανότερης τιμής της ηλιακής παραγωγής για ένα δεδομένο χρονικό ορίζοντα. Όμως, σε πολλές σχετικές έρευνες επιχειρείται η ενσωμάτωση των εκτιμήσεων της αβεβαιότητας στις υπάρχουσες σημειακές προβλέψεις με χρήση διαστημάτων πρόβλεψης, εκατοστημορίων κ.α. Οι προβλέψεις αυτές ονομάζονται πιθανοτικές προβλέψεις της ηλιακής ισχύος.Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η ανάπτυξη ενός μοντέλου πιθανοτικής πρόβλεψης της ηλιακής ισχύος βασισμένο σε νευρωνικά δίκτυα. Συγκεκριμένα, το μοντέλο που αναπτύσσεται βασίζεται στη θεωρία των δικτύων ARTMAP και των δικτύων RBF, οπότε ουσιαστικά αποτελεί συνδυασμό των δύο αυτών τύπων νευρωνικού δικτύου. Η πρόβλεψη η οποία προκύπτει τελικά είναι πιθανοτική, δεδομένου ότι λαμβάνουμε υπόψη την αβεβαιότητα της και με βάση αυτήν την αξιολογούμε.Στην κατεύθυνση αυτήν, αρχικά περιγράφονται αναλυτικά τα ευρέως χρησιμοποιούμενα μοντέλα αριθμητικών προβλέψεων καιρού. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η μεθοδολογία αποτίμησης των πιθανοτικών προβλέψεων, οι γενικές αρχές τους αλλά και σχετικές χρησιμοποιηθείσες προσεγγίσεις στις ΑΠΕ. Ακολουθεί η γενική θεωρία των νευρωνικών δικτύων με ιδιαίτερη έμφαση σε αυτήν των δικτύων ARTMAP και RBF. Κατόπιν, παρουσιάζεται αναλυτικά η προσέγγισή μας για την πρόβλεψη της ηλιακής παραγωγής στην περιφέρεια της Ανατολικής Πελοποννήσου, η οποία στη συνέχεια αποτιμάται και, εν τέλει, εξάγονται συμπεράσματα και παρατηρήσεις για το μοντέλο που αναπτύχθηκε.