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Tipo: TCC
Título: Previsão de geração fotovoltaica utilizando o método Cascade Forward Back Propagation de redes neurais artificiais
Autor(es): Braga, Magno Cesar Fernandes
Orientador: Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Coorientador: Carneiro, Tatiane Carolyne
Palavras-chave: Redes neurais artificiais;Redes Cascade Forward Back Propagation;Sistemas fotovoltaicos;Previsão de geração fotovoltaica
Data do documento: 2022
Citação: BRAGA, Magno Cesar Fernandes. Previsão de geração fotovoltaica utilizando o método Cascade Forward Back Propagation de redes neurais artificiais. 2022. 55 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022
Resumo: O trabalho apresenta o estudo de uma Rede Neural Artificial (RNA) do tipo Cascade Forward Back Propagation (CFBP) aplicada para a realização de previsões da potência de saída do inversor de um sistema fotovoltaico (FV) em um horizonte de 1 hora. O intuito da pesquisa foi a aplicação de um modelo capaz de realizar previsões assertivas e confiáveis, tendo em vista o cenário de crescimento da utilização da fonte FV que possui alto nível de intermitência em seu nível de produção, tornando-se esse tipo de informação essencial para uma boa gestão do sistema de energia e para o próprio crescimento dessa fonte energética na matriz elétrica do país. A RNA proposta tem como características: arquitetura CFBP, a qual a quantidade de entradas, camadas internas, neurônios ocultos e taxa de aprendizagem foram ajustados de acordo com o tipo de dados que foram fornecidos para treinamento e validação da rede, o mecanismo de aprendizado aplicado foi o algoritmo de back propagation e função de ativação sigmóide. O treinamento e validação do método foi realizado com a utilização de dados da potência de saída de um sistema FV residencial, os quais foram coletados através da plataforma de monitoramento do inversor e tratados para a implementação das redes. Para efeito de comparação da assertividade do modelo analisado, aplicou-se uma RNA do tipo Multi-Layer Perceptron (MLP) que também teve a sua performance analisada. Os dois modelos foram aplicados em dois cenários distintos em relação ao tratamento dos dados utilizados, o primeiro considerando as 24 horas do dia e o segundo com a amostra apenas do período em que o sistema encontrava-se em funcionamento. Foram implementadas ao final do trabalho métricas para a análise do erro apresentado pelos modelos. A arquitetura CFBP implementada para o cenário de dados sem os zeros, por exemplo, obteve os seguintes resultados: Root Mean Square Error (RMSE)= 54,14 W, R2= 99,97% e Mean Absolute Error (MAE)= 43,41 W, tornando-se a RNA com o melhor desempenho apresentado no estudo.
Abstract: The work presents the study of a Artificial Neural Network (ANN) called CFBP applied for the implementation of predicting 1 hour ahead output power of PhotoVoltaic (PV) system. The intention of the research was the implementation of a model capable of improve reliable forecasts due to the growing scenario of PV source, that presents high flashing in the production level, making this kind of information essential for a great management of the energy system and for growth of this source in the country’s electric matrix. The proposed RNA features: CFBP architecture, which number of inputs, hidden layers, neurons and learning rate were adjusted according to the data provided for ANN’s training and validation, the learning mechanism applied is backpropagation and the sigmoid activation function. The training and validation method applied is accomplished using the output power data from a residential PV plant, which were collected through the monitoring system of the PV inverter and sized for the ANN implementation. For the purpose of comparing the accuracy of the applied model, an MLP ANN was implemented and had its performance analyzed. The both models have been applied in two distinct conditions in relation to the processing of data, the fist considering the 24 hours a day and the second considering only the system PV operation time course. Metrics were implemented at the end of the work to analyze the error presented by the models. The CFBP architecture implemented for the data scenario without the zeros, for example, obtained the following results: RMSE= 54.14W, R2= 99.97% and MAE= 43.41 W, becoming the ANN with the best performance presented in the study.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65865
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