Ανάπτυξη Μοντέλων Πρόβλεψης Παραγωγής Αιολικής Ισχύος Με Χρήση Νευρωνικών Δικτύων Και Τεχνικών Ασαφούς Λογικής

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αναπτύσσονται δύο προηγμένες μεθοδολογίες για την πρόβλεψη της παραγωγής ενός αιολικού πάρκου που βασίζονται σε τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης. Με βάση τις αριθμητικές προβλέψεις καιρού που παρέχονται από μετεωρολογικά μοντέλα υψηλής κλίμακας, αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα πρόβλεψης τα οποία αφού εξετάσουν την αξιοπιστία αυτών των προβλέψεων, δίνουν ακριβείς προβλέψεις της παραγωγής ενός αιολικού πάρκου για τις επόμενες δύο ή τρεις ημέρες. Εκ των προτέρων, αναλύονται οι διαδικασίες που ακολουθούν τα μετεωρολογικά μοντέλα υψηλής κλίμακας και οι παράγοντες που επηρεάζουν τις σχέσεις των αριθμητικών προβλέψεων καιρού με την παραγωγή ενός αιολικού πάρκου, οι οποίες συνθέτουν και το πρόβλημα της πρόβλεψης της αιολικής ισχύος. Η δομή του πρώτου μοντέλου πρόβλεψης της αιολικής ισχύος που θα παρουσιαστεί στην παρούσα διατριβή βασίζεται στην ποιότητα των αριθμητικών προβλέψεων καιρού. Δηλαδή, με χρήση τεχνικών ασαφούς λογικής αξιολογούνται οι καιρικές προβλέψεις και με βάση αυτήν την αξιολόγηση ενεργοποιείται ένα από τα νευρωνικά δίκτυα ακτινωτής βάσης του μοντέλου. Η δομή του δεύτερου μοντέλου πρόβλεψης της αιολικής ισχύος στηρίζεται στην κατάσταση της ατμόσφαιρας την χρονική στιγμή που γίνεται η πρόβλεψη. Η ατμοσφαιρική κατάσταση πρώτα κατηγοριοποιείται μέσω έναν αυτό-οργανούμενο χάρτη. Στην συνέχεια νευρωνικά δίκτυα ακτινωτής βάσης παρέχουν μία πρώτη εκτίμηση της αιολικής ισχύος. Στο επόμενο βήμα αξιολογούνται οι αριθμητικές προβλέψεις καιρού και τέλος νευρωνικά δίκτυα ακτινωτής βάσης διορθώνουν την αρχική πρόβλεψη της αιολικής ισχύος με βάση την παραπάνω αξιολόγηση. Στο δεύτερο μοντέλο πρόβλεψης της αιολικής ισχύος ενσωματώθηκε μία μεθοδολογία που μετατρέπει τις προβλέψεις σημείου σε προβλεπόμενες συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας της αιολικής ισχύος.Η επικύρωση των προτεινόμενων μοντέλων πρόβλεψης της αιολικής ισχύος έγινε σε off-line και σε on-line κατάσταση σε πραγματικά αιολικά πάρκα με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, η απόδοση των μοντέλων πρόβλεψης της αιολικής ισχύος συγκρίνεται με την απόδοση άλλων προηγμένων μοντέλων πρόβλεψης κατά την on-line λειτουργία τους σε πέντε διαφορετικά αιολικά πάρκα την ίδια χρονική περίοδο.