Các nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha đã tạo ra một phương pháp dự báo PV mới chỉ sử dụng bức xạ trực tiếp làm tham số. Họ thấy rằng phương pháp này "tương đương, nếu không muốn nói là vượt trội" so với bốn kỹ thuật dự báo đã được thiết lập. Phương pháp này có thể giúp chủ nhà có hệ thống PV quyết định khi nào nên sử dụng các thiết bị tiêu thụ nhiều điện và hệ thống vệ sinh.
Hình ảnh: Manny Becerra, Unsplash
Một nhóm nghiên cứu do Đại học Bách khoa Valencia của Tây Ban Nha đứng đầu đã phát triển một phương pháp dự báo điện năng đơn tham số mới cho các hệ thống PV dân dụng.
Các nhà khoa học cho biết phương pháp đề xuất định nghĩa dữ liệu dự đoán theo khoảng thời gian thay vì các con số tuyệt đối, đồng thời lưu ý rằng nó thừa nhận và truyền đạt một cách minh bạch về sự biến động tự nhiên trong quá trình sản xuất điện mặt trời PV.
“Việc lựa chọn mô hình tập trung vào một tham số là một quyết định chiến lược nhằm đơn giản hóa quy trình dự báo”, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh. “Mặc dù các mô hình đa tham số có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn, nhưng chúng thường đòi hỏi sự phức tạp về tính toán và nhu cầu về tài nguyên tăng lên. Mô hình hợp lý của chúng tôi hứa hẹn sự dễ dàng tích hợp và thân thiện với người dùng, rất quan trọng đối với người dùng dân dụng và các hệ thống PV quy mô nhỏ”.
Điểm cốt lõi của phương pháp mới này là lựa chọn những ngày tương tự trong quá khứ liên quan đến bức xạ trực tiếp để dự báo sản lượng điện của một ngày nhất định. Mức độ tin cậy là 80% và tổng cộng 10 ngày tương tự được lựa chọn cho mỗi dự đoán. Sau khi xác định những ngày tương tự, phương pháp này sử dụng phương pháp tiếp cận dựa trên phân vị để thiết lập các khoảng dự đoán, đặt ra giới hạn trên và dưới. Trong thống kê, phân vị được sử dụng để chia phạm vi của một phân phối xác suất thành các khoảng liên tục có xác suất bằng nhau.
Hệ thống đã được đào tạo và thử nghiệm bằng cách sử dụng nghiên cứu điển hình về một hệ thống lắp đặt dân dụng tại Tây Ban Nha, bao gồm 12.450 W tấm pin và một bộ biến tần 5 kW để tự tiêu thụ, tất cả đều được lắp đặt vào năm 2018. Sản lượng điện mặt trời hàng giờ đã được ghi nhận trong các năm 2019, 2020, 2021 và 2022. Dữ liệu khí tượng hàng giờ cho khu vực được lấy từ cơ sở dữ liệu Open Meteo.
Kỹ thuật dự báo được sử dụng để dự báo sản lượng điện PV vào năm 2020, dựa trên thuật toán tìm kiếm những ngày tương tự luôn trong phạm vi hai năm trước ngày mục tiêu. Trong cùng thời kỳ, nó được so sánh với bốn phương pháp dự báo cổ điển: mô hình hồi quy tuyến tính (Alt1); hồi quy tăng cường độ dốc (Alt2); tăng cường độ dốc có độ trễ (Alt3); và mạng bộ nhớ dài hạn ngắn (LSTM) (Alt4).
“Hiệu suất của các mô hình được đánh giá bằng các Chỉ số hiệu suất chính (KPI) như độ chính xác dự đoán, độ rộng khoảng dự đoán, mức độ tin cậy thực tế và lỗi trung bình. Cách tiếp cận toàn diện này đảm bảo đánh giá cân bằng, nhấn mạnh vào điểm mạnh và hạn chế của từng phương pháp”, các nhà nghiên cứu cho biết.
Phương pháp đề xuất đạt được sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là 0,1490 kW, sai số bình phương trung bình (MSE) là 0,0917 kW2, sai số bình phương trung bình căn bậc hai (RMSE) là 0,3029 kW, độ rộng trung bình của các khoảng (AWI) là 0,3365 kW, xác suất phủ sóng (CP) là 91,55% và sai số khoảng tổng thể (OIE) là 0,3789 kW. Alt1 cho thấy MAE là 0,3374 kW, MSE là 0,2428 kW2, RMSE là 0,4928 kW, AWI là 0,9312 kW, CP là 78,69% và OIE là 0,4117 kW.
Alt2 có MAE là 0,2558 kW, MSE là 0,2044 kW2, RMSE là 0,4521 kW, AWI là 0,7464 kW, CP là 80,12% và OIE là 0,4031 kW. Alt3 ghi nhận MAE là 0,1379 kW, MSE là 0,0768 kW2, RMSE là 0,2771 kW, AWI là 0,4890 kW, CP là 91,72% và OIE là 0,2355 kW. Alt4 cho thấy MAE là 0,1282 kW, MSE là 0,0684 kW2, RMSE là 0,2616 kW, AWI là 0,3522 kW, CP là 80,72% và OIE là 0,2642 kW.
Sau khi phân tích kết quả số, các nhà nghiên cứu đã xác minh cách tiếp cận được đề xuất có thể giúp chủ sở hữu hệ thống PV tiết kiệm năng lượng như thế nào. Theo kết quả của họ, hóa đơn tiền điện trung bình hàng tháng đã giảm từ 47,96 đô la xuống 40,67 đô la, vì năng lượng nhập khẩu từ lưới điện đã giảm 45,79 kWh, từ 278 kWh xuống 232,21 kWh.
“Chỉ cần điều chỉnh lịch trình hoạt động của hệ thống lọc hồ bơi, máy giặt và máy rửa chén để phù hợp với thời gian sản xuất năng lượng mặt trời cao điểm, chủ nhà đã có thể khai thác nhiều năng lượng mặt trời hơn, giảm sự phụ thuộc vào lưới điện và giảm tổng chi phí năng lượng”, họ kết luận. “Với những tiến bộ trong công nghệ tự động hóa gia đình, thậm chí có thể đạt được những kết quả lớn hơn nữa”.
Những phát hiện của họ đã được trình bày trong “Dự đoán năng lượng quang điện mặt trời dựa trên khoảng thời gian: Một cách tiếp cận tham số đơn với tiêu điểm bức xạ trực tiếp”, được công bố trên Renewable Energy. Nhóm bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Bách khoa Valencia của Tây Ban Nha, Đại học Valencia và Đại học Politecnica Salesiana của Ecuador.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
