Pronóstico de Irradiancia Solar Basado en Redes Neuronales para Dispositivos de Computación en el Borde
Autores: Venitourakis, Georgios; Vasilakis, Christoforos; Tsagkaropoulos, Alexandros; Amrou, Tzouma; Konstantoulakis, Georgios; Golemis, Panagiotis; Reisis, Dionysios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Pronóstico de Irradiancia Solar Basado en Redes Neuronales para Dispositivos de Computación en el Borde
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Operación de parque fotovoltaico
Estabilidad
Red eléctrica
Pronóstico de irradiancia a corto plazo
Xceptionlstm
Redes neuronales recurrentes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con el objetivo de mejorar de manera efectiva la operación de parques fotovoltaicos (PV) y la estabilidad de la red eléctrica, el presente documento aborda el diseño y desarrollo de un nuevo sistema que logra la predicción de irradiancia a corto plazo para el área del parque PV, que es el factor clave para controlar las variaciones en la producción de energía PV. Primero, se introduce la celda Xception de memoria a largo y corto plazo (XceptionLSTM) adaptada para redes neuronales recurrentes (RNN). En segundo lugar, se presenta el nuevo modelo de predicción de irradiancia que consiste en una regresión de imágenes de secuencia a secuencia en forma de un codificador-decodificador espaciotemporal que incluye capas Xception en el codificador espacial, el nuevo XceptionLSTM en el codificador y decodificador temporal y un perceptrón multicapa en el decodificador espacial. El modelo propuesto logra una habilidad de predicción del 16.57% para un horizonte de 5 minutos en comparación con el modelo de persistencia. Además, el modelo propuesto está diseñado para su ejecución en dispositivos de computación en el borde y la aplicación en tiempo real de la inferencia en la Raspberry Pi 4 Modelo B de 8 GB y la Raspberry Pi Zero 2W valida los resultados.
Descripción
Con el objetivo de mejorar de manera efectiva la operación de parques fotovoltaicos (PV) y la estabilidad de la red eléctrica, el presente documento aborda el diseño y desarrollo de un nuevo sistema que logra la predicción de irradiancia a corto plazo para el área del parque PV, que es el factor clave para controlar las variaciones en la producción de energía PV. Primero, se introduce la celda Xception de memoria a largo y corto plazo (XceptionLSTM) adaptada para redes neuronales recurrentes (RNN). En segundo lugar, se presenta el nuevo modelo de predicción de irradiancia que consiste en una regresión de imágenes de secuencia a secuencia en forma de un codificador-decodificador espaciotemporal que incluye capas Xception en el codificador espacial, el nuevo XceptionLSTM en el codificador y decodificador temporal y un perceptrón multicapa en el decodificador espacial. El modelo propuesto logra una habilidad de predicción del 16.57% para un horizonte de 5 minutos en comparación con el modelo de persistencia. Además, el modelo propuesto está diseñado para su ejecución en dispositivos de computación en el borde y la aplicación en tiempo real de la inferencia en la Raspberry Pi 4 Modelo B de 8 GB y la Raspberry Pi Zero 2W valida los resultados.