Técnicas de modelação e previsão de séries temporais para aplicação a sistemas de energia solar

mundo acadĂŠmico

tÊcnicas de modelação e previsão de sÊries temporais para aplicação a sistemas de energia solar Olga Constante Pinheiro1, JosÊ Boaventura-Cunha 2,

Palavras-Chave Estimação de parâmetros, Modelação, Radiação Solar, SÊries temporais.

CustĂłdio JoĂŁo Pais Dias3 1

Institute of Engineering /Polytechnic of Porto (ISEP/IPP) Dept. of Electrical Engineering odc@isep.ipp.pt

2

INESC TEC – INESC Technology and Science (formerly INESC Porto) and ECT – School of Science and Technology, University of Trås-os-Montes e Alto Douro, Portugal jboaventura@utad.pt 3

Institute of Engineering /Polytechnic of Porto (ISEP/IPP) Dept. of Electrical Engineering cpd@isep.ipp.pt

1. Introdução A aquisição de sinais ao longo do tempo constitui a base para caraterizar um sistema observado e para prever o seu comportamento futuro. O processamento de sÊries temporais tem aplicaçþes na previsão, modelação e carateri exemplo nos sistemas de energia, na medicina, na meteorologia, entre outros. Este artigo tem como objetivo investigar e comparar mÊtodos de estimação de parâmetros de modelos usados para a previsão de sÊries temporais. Os mÊtodos implementados são comparados sob o ponto de vista da adequabilidade e robustez das previsþes e da facilidade de implementação computacional à resolução do problema da previsão da radiação solar. Este artigo estå organizado da seguinte forma: na secção 2 Ê feita uma são apresentados os mÊtodos implementados para a estimação não apresenta algumas das vårias simulaçþes que foram efetuadas com estes ! " trabalho e perspetivas para um trabalho futuro.

Resumo A implementação de tĂŠcnicas de anĂĄlise e de previsĂŁo de sĂŠries temporais a sistemas de energia solar insere-se nas correntes atualmente emergentes, que apontam para o desenvolvimento de tĂŠcnicas de previsĂŁo mais adequadas Ă determinação da evolução das car $ produção fotovoltaica, entre outras aplicaçþes. Nesta linha de pensamento, este artigo apresenta uma metodologia de desenvolvimento e implementação de modelos de previsĂŁo da radiação solar. Os modelos propostos sĂŁo do tipo ARMA – Auto Regressive Moving Average, tendo-se implementado algoritmos de estimação nĂŁo-recursivos e recursivos dos seus parâmetros. Os desempenhos dos modelos de previsĂŁo da radiação solar foram ava = liada a capacidade do modelo em descrever o comportamento dinâmico da sĂŠrie para diferentes horizontes temporais no futuro.

* # # + & & ' ção que se faça para os modelos de sÊries temporais pode-se considerar um número muito grande de modelos distintos, para descrever o comportamento de vårios fatores, tais como o comportamento do fenómeno ou o conhecimento à priori que temos da sua natureza e do objetivo da anålise. Na pråtica, depende, # * ) estimação dos parâmetros dos modelos e da disponibilidade de ferramentas de software adequadas. Uma abordagem clåssica do problema da modelação de sÊries temporais consiste na sua dissociação em componentes fundamentais, isto Ê, assume-se que uma sÊrie temporal pode ser decomposta em quatro componentes fundamentais [Mendenhall, 1993], nomeadamente: 0 4 5 0 4 6 0 4 4 0 Componente Aleatória. O relacionamento entre as diversas componentes da sÊrie temporal pode ser expressa atravÊs da seguinte relação:

2. SÊries Temporais O conceito de sÊries temporais estå relacionado com um conjunto de # " $ tempo e ao longo de um determinado intervalo. Nos mÊtodos de modelação utilizados para descrever e/ou prever o comportamento de sÊries tem % & #' ( & ) 40

y(k) = Ć’ [T(k), S(k), C(k), E(k)]

Onde T(k) $ ( ) S(k) Ă componente sazonal, C(k) Ă com E(k) ( 7 8 ; < $ Ć’ ĂŠ uma função de combinação que, normalmente, se resume Ă soma ou produto