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Spatio-temporal resolution of irradiance samples in Machine Learning approaches for irradiance forecasting

Eschenbach, Annette und Yepes, Guillermo und Tenllado, Christian und Gomez Perez, Jose und Pinuel, Luis und Zarzalejo, L.F. und Wilbert, Stefan (2020) Spatio-temporal resolution of irradiance samples in Machine Learning approaches for irradiance forecasting. IEEE Access, 8, Seiten 51518-51531. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2980775. ISSN 2169-3536.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9035506

Kurzfassung

Improving short term solar irradiance forecasting is crucial to increase the market share of the solar energy production. This paper analyzes the impact of using spatially distributed irradiance sensors as inputs to four machine learning algorithms: ARX, NN, RRF and RT. We used data from two different sensor networks for our experiments, the NREL dataset that includes data from 17 sensors that cover a 1 km 2 area and the InfoRiego dataset which includes data from 50 sensors that cover an area of 94Km 2 . Several studies have been published that use these datasets individually, to the author knowledge this is the first work that evaluates the influence of the spatially distributed data across a range from 0.5 to 17 sensors per km 2 . We show that all of algorithms evaluated are able to take advantage of the data from the surroundings, from the very short forecast horizons of 10s up to a few hours, and that the wind direction and intensity plays an important role in the optimal distribution of the network and its density. We show that these machine learning methods are more effective on the short horizons when data is obtained from a dense enough network to capture the cloud movements in the prediction interval, and that in those cases complex non-linear models give better results. On the other hand, if only a sparse network is available, the simpler linear models give better results. The skills obtained with the models under test range from 13% to 70%, depending on the sensor network density, time resolution and lead time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136683/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Spatio-temporal resolution of irradiance samples in Machine Learning approaches for irradiance forecasting
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eschenbach, AnnetteUCMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yepes, GuillermoUCMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tenllado, ChristianUCMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gomez Perez, JoseUCMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pinuel, LuisUniversity Complutense MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zarzalejo, L.F.CIEMATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 März 2020
Erschienen in:IEEE Access
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1109/ACCESS.2020.2980775
Seitenbereich:Seiten 51518-51531
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2169-3536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Machine Learning, Forecasting, Spatial Resolution, Solar Irradiance, Global Horizontal Irradiance
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende solarthermische Technologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Einfluss von Wüstenbedingungen (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Okt 2020 08:02
Letzte Änderung:20 Okt 2020 08:02

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