論文の概要: Short-term Wind Speed Forecasting for Power Integration in Smart Grids based on Hybrid LSSVM-SVMD Method
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.17185v1
- Date: Fri, 30 Aug 2024 10:35:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-02 15:38:25.330335
- Title: Short-term Wind Speed Forecasting for Power Integration in Smart Grids based on Hybrid LSSVM-SVMD Method
- Title(参考訳): ハイブリッドLSSVM-SVMD法を用いたスマートグリッドにおける電力統合のための短期風速予測
- Authors: Ephrem Admasu Yekun, Alem H. Fitwib, Selvi Karpaga Subramaniand, Anubhav Kumard, Teshome Goa Tella,
- Abstract要約: 風力エネルギーは、最も広く利用されている再生可能エネルギー資源の1つとなっている。
グリッドシステムへの風力統合の成功は、正確な風速予測モデルに基づいている。
本稿では,短期風速予測のためのハイブリッド機械学習手法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Owing to its minimal pollution and efficient energy use, wind energy has become one of the most widely exploited renewable energy resources. The successful integration of wind power into the grid system is contingent upon accurate wind speed forecasting models. However, the task of wind speed forecasting is challenging due to the inherent intermittent characteristics of wind speed. In this paper, a hybrid machine learning approach is developed for predicting short-term wind speed. First, the wind data was decomposed into modal components using Successive Variational Mode Decomposition (SVMD). Then, each sub-signal was fitted into a Least Squares Support Vector Machines (LSSVM) model, with its hyperparameter optimized by a novel variant of Quantum-behaved Particle Swarm Optimization (QPSO), QPSO with elitist breeding (EBQPSO). Second, the residuals making up for the differences between the original wind series and the aggregate of the SVMD modes were modeled using long short-term model (LSTM). Then, the overall predicted values were computed using the aggregate of the LSSVM and the LSTM models. Finally, the performance of the proposed model was compared against state-of-the-art benchmark models for forecasting wind speed using two separate data sets collected from a local wind farm. Empirical results show significant improvement in performance by the proposed method, achieving a 1.21% to 32.76% reduction in root mean square error (RMSE) and a 2.05% to 40.75% reduction in mean average error (MAE) compared to the benchmark methods. The entire code implementation of this work is freely available in Github.
- Abstract(参考訳): その最小限の汚染と効率的なエネルギー利用により、風力エネルギーは最も広く利用されている再生可能エネルギー資源の1つとなった。
グリッドシステムへの風力統合の成功は、正確な風速予測モデルに基づいている。
しかし,風速の固有断続特性のため,風速予測の課題は困難である。
本稿では,短期風速予測のためのハイブリッド機械学習手法を提案する。
まず,逐次変分モード分解(SVMD)を用いて風データをモーダル成分に分解した。
その後、各サブサインはLast Squares Support Vector Machines (LSSVM)モデルに組み込まれ、そのハイパーパラメーターは、QPSO(Quantum-behaved Particle Swarm Optimization)、QPSO(Elitist breeding)の新たな変種(EBQPSO)によって最適化された。
第2に、元の風速とSVMDモードのアグリゲーションの違いを補う残差を長寿命モデル(LSTM)を用いてモデル化した。
次に,LSVMモデルとLSTMモデルの集合を用いて,予測値全体の計算を行った。
最後に, 局所風力発電所から収集した2つの個別データセットを用いて, 風速予測のための最先端ベンチマークモデルと比較した。
実験の結果,提案手法では, 平均誤差が1.21%から32.76%減少し, 平均誤差が2.05%から40.75%減少した。
この作業のコード実装全体はGithubで無償公開されている。
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