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研究生: 黃江竣
Jiang-Jun Huang
論文名稱: 應用特徵選擇與神經網路於太陽光電系統之極短期發電預測
Apply Feature Selection and Neural Network for Forecasting the Ultra-Short-Term Photovoltaic Generation
指導教授: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
口試委員: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
楊金石
Jin-shyr Yang
吳啟瑞
Chi-Jui Wu
楊明達
Ming-Ta Yang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 154
中文關鍵詞: 太陽光電發電預測機器學習特徵處理前向選擇法倒傳遞神經網路徑向基函數神經網路
外文關鍵詞: Photovoltaic Power Forecasting, Machine Learning, Feature Processing, Forward Selection, Back Propagation Neural Networks, Radial Basis Function Neural Networks
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  •   我國經濟部的能源產業政策得知,預計於2025年再生能源發電將占總發電量的百分之二十七。由於再生能源發電的間歇性與低可控性,使得高再生能源占比的背後,存在電網安全運轉的隱憂。為了降低再生能源發電之不穩定特性的衍生問題,發電預測技術是穩定電網供電安全之重要研究;而國外再生能源發電當中,以太陽能光電占比最高,故本文將聚焦於太陽光電系統之發電預測。
      本文使用前向選擇法(FS)對輸入變量進行特徵處理,進而判斷各特徵與太陽光電發電功率的相關度,從前向選擇法(FS)的結果得以觀察各輸入變量對輸出(發電功率)之耦合關係。依據特徵選擇的結果,建立不同的神經網路模型,藉由評比這些模型之預測誤差,獲得各季節最佳之模型,藉以觀察非相關特徵影響預測模型精確度的問題,最後以各季最佳模型進行發電預測。實驗結果顯示,對於倒傳遞神經網路(BPNN)來說,在排除非相關特徵進行建模之時,會產生各季最佳預測模型;對於徑向基函數神經網路(RBFNN)來說,僅以最相關之特徵進行建模時,會產生各季最佳預測模型。


    According to Bureau of Energy, MOEA, R.O.C, penetration of renewable energies is expected to reach 27% by 2025. Due to the intermittent and low controllability of renewable energy generation, behind the higher proportion of renewable energy, there is a concern about the safe operation of the grid. In order to reduce the derivation of unstable characteristics of renewable energy generation, power generation prediction technology is an important research to stabilize grid power supply security. In foreign countries, solar energy accounts for the highest proportion of solar energy, so this article will focus on the solar power system's power generation forecast.
    In this paper, the forward selection method (FS) is used to characterize the input variables, and then the correlation between each feature and the solar photovoltaic power is judged. From the results of the forward selection method (FS), the coupling relationship between the input variables and the output (power generation) can be observed. Different neural network models are established based on the results of feature selection. By evaluating the prediction errors of these models, the best model for each season is obtained. Observing the problem that the non-correlated features affect the accuracy of the prediction model, and finally predicting the power generation with the best model of each season. The experimental results show that for the Back Propagation Neural Networks (BPNN), when the non-correlated features are excluded from modeling, the best prediction models for each season are generated; For Radial Basis Function Neural Networks (RBFNN), the best prediction model for each season is produced when modeling only with the most relevant features.

    中文摘要 IV Abstract VI 圖目錄 XIII 表目錄 XVI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻探討 3 1.3 研究方法 5 1.4 論文架構 6 第二章 太陽光電系統 9 2.1 前言 9 2.2 太陽光電電池種類與發電原理 9 2.2.1 電池種類 9 2.2.2 發電原理 12 2.3 太陽光電系統併網對電力系統的影響 16 2.3.1 電壓變動 17 2.3.2 頻率變動 19 2.3.3 最大併網容量限制 22 2.4 天氣預報模式 23 2.4.1 氣象預報簡介 23 2.4.2 天氣預報用詞 23 2.5 太陽光電系統發電之天氣條件影響因素分析 25 2.5.1 天氣類型與太陽光電發電量關係 25 2.5.2 太陽輻射照度的影響 26 2.5.3 溫度的影響 27 2.5.4 相對溼度的影響 27 2.5.5 風速的影響 28 2.5.6 大氣壓力的影響 29 2.6 太陽光電系統之發電預測 29 2.6.1 發電預測理論背景 29 2.6.2 人工神經網路預測方法 31 2.6.3 預測誤差分析指標 32 2.7 本章小結 33 第三章 特徵工程於太陽光電系統之應用 35 3.1 前言 35 3.2 特徵工程 35 3.2.1 數據預處理 36 3.2.2 無量綱化與標準化 37 3.2.3 特徵選擇 37 3.3 特徵處理方法 38 3.3.1 決定係數 38 3.3.2 前向選擇法 39 3.4 應用前向選擇法於太陽光電系統 42 3.5 本章小結 46 第四章 人工神經網路與太陽光電發電預測 47 4.1 前言 47 4.2 機器學習 47 4.3 人工神經網路 49 4.3.1 基本原理 49 4.3.2 倒傳遞神經網路 54 4.3.3 徑向基函數神經網路 61 4.4 發電預測 67 4.4.1 台灣科技大學電機系試點介紹 67 4.4.2 應用倒傳遞神經網路於發電預測 72 4.4.3 應用徑向基函數神經網路於發電預測 91 4.5 本章小結 109 第五章 實測案例與分析 111 5.1 前言 111 5.2 範例系統介紹 111 5.2.1 台灣科技大學電機系 111 5.2.2 嘉義義竹與金門金湖 111 5.3 應用倒傳遞類神經網路於實測案例 112 5.3.1 案例一 112 5.3.2 案例二 114 5.3.3 案例三 115 5.4 應用徑向基函數網路於實測案例 116 5.4.1 案例四 116 5.4.2 案例五 118 5.4.3 案例六 119 5.5 結果討論與分析 120 5.5.1 倒傳遞神經網路預測結果 120 5.5.2 徑向基函數網路預測結果 122 5.6 本章小結 124 第六章 結論與未來研究方向 125 6.1 結論 125 6.2 未來研究方向 127 參考文獻 128

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    無法下載圖示 全文公開日期 2024/07/05 (校內網路)
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