Fabel, Yann und Nouri, Bijan und Wilbert, Stefan und Blum, Niklas und Schnaus, Dominik und Triebel, Rudolph und Zarzalejo, L. F. und Ugedo Egido, Enrique und Kowalski, Julia und Pitz-Paal, Robert (2024) Combining deep learning and physical models: a benchmark study on all-sky imagerbased solar nowcasting systems. Solar RRL, 8 (4), Seite 2300808. Wiley. doi: 10.1002/solr.202300808. ISSN 2367-198X.
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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.202300808
Kurzfassung
Intermittent solar irradiance due to passing clouds poses challenges for integrating solar energy into existing infrastructure. By making use of intrahour nowcasts (very short-term forecasts), changing conditions of solar irradiance can be anticipated. All-sky imagers, capturing sky conditions at high spatial and temporal resolution, can be the basis of such nowcasting systems. Herein, a deep learning (DL) model for solar irradiance nowcasts based on the transformer architecture is presented. The model is trained end-to-end using sequences of sky images and irradiance measurements as input to generate point-forecasts up to 20 min ahead. Further, the effect of integrating this model into a hybrid system, consisting of a physics-based model and smart persistence, is examined. A comparison between the DL and two hybrid models (with and without the DL model) is conducted on a benchmark dataset. Forecast accuracy for deterministic point-forecasts is analyzed under different conditions using standard error metrics like root-mean-square error and forecast skill. Furthermore, spatial and temporal aggregation effects are investigated. In addition, probabilistic nowcasts for each model are computed via a quantile approach. Overall, the DL model outperforms both hybrid models under the majority of conditions and aggregation effects.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/199067/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Combining deep learning and physical models: a benchmark study on all-sky imagerbased solar nowcasting systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | Februar 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Solar RRL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Band: | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1002/solr.202300808 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Seitenbereich: | Seite 2300808 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2367-198X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | all-sky imagers, deep learning, hybrid nowcasts, solar nowcasting | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Materialien und Technologien für die Energiewende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Thermische Hochtemperaturtechnologien | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | E SW - Solar- und Windenergie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Condition Monitoring | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Solarforschung > Qualifizierung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Fabel, Yann | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 07 Jun 2024 10:20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 07 Jun 2024 10:20 |
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