風速予測への応用

風速予測への応用
フィージビリティスタディを目的とした
予測シミュレーション
研究の背景
• 地球温暖化対策のため，クリーンエネルギーが注
目されている．
• クリーンエネルギーの内，風力発電から得られる電
力は風任せの状態である．
• 風速が予測出来れば，発電量の推定が簡単にでき
る．
• 同一ウインドファームに設置されている風力発電機
の発電量は，個々の風車に対する風力の違いによ
り異なっている．
• 風力発電機個別の風速予測が必要である．
予測方法
• 予測用時系列の前半2週間分を既知とし，初期埋め
込みに使用する．
• 2週間の最後の1時間分のデータを予測し，実測値
と予測値のRMSEが最小となる予測パラメータを用
い，10分先を予測する．
• 埋め込み個数は，常に最近の2週間分とし，データ
が無くなるまで，予測を繰り返す．
• 予測には，ChaosClubの決定論的非線形短期予測
手法である「局所ファジィ再構成法」を用いる．
予測結果例（時系列）
cs1_2003-12 w ind velocity 10 m in.prediction
cs2_2004-01 w ind velocity 10 m in.prediction
30
O bserved
P redicted
25
W ind velocity (m /sec)
25
W ind velocity (m /sec)
30
O bserved
P redicted
20
15
10
20
15
10
5
5
0
0
1
201
401
601
801
1001
P rediction num ber
1201
1401
1
201
cs1_2004-02 w ind velocity 10 m in.prediction
30
801
1001
P rediction num ber
1201
30
1401
1601
O bserved
P redicted
25
W ind velocity (m /sec)
W ind velocity (m /sec)
601
cs1 2004-03 w ind velocity 10 m in.prediction
O bserved
P redicted
25
401
20
15
10
5
20
15
10
5
0
0
1
101
201
301
401
P rediction num ber
501
601
701
1
201
401
601
801
1001 1201 1401
P rediction num ber
1601
1801
2001
予測結果例（時系列）
cs1_2004-04 w ind velocity 10 m in.prediction
30
30
O bserved
P redicted
O bserved
P redicted
25
W ind velocity (m /sec)
25
W ind velocity (m /sec)
cs1_2004-05 w ind velocity 10 m in.prediction
20
15
10
20
15
10
5
5
0
0
1
201
401
601
801
1001
P rediction num ber
1201
1
1401
201
401
cs1_2004-06 w ind velocity 10 m in.prediction
30
1401
30
1601
1801
2001
O bserved
P redicted
25
W ind velocity (m /sec)
W ind velocity (m /sec)
801
1001
1201
P rediction num ber
cs1_2004-07 w ind velocity 10 m in.prediction
O bserved
P redicted
25
601
20
15
10
5
20
15
10
5
0
1
101
201
301
401
501
601
P rediction num ber
701
801
901
1001
0
1
201
401
601
801
1001 1201 1401
P rediction num ber
1601
1801
2001
2201
予測結果例（相関）
cs1_2004-01 w ind velocity 10 m in.prediction
cs1_2003-12 w ind velocity 10 m in.prediction
30
25
P redicted w ind velocity (m /sec)
P redicted w ind velocity (m /sec)
30
y = 0.9561x + 0.2954
2
R = 0.9074
20
15
10
5
25
20
y = 0.9691x + 0.203
2
R = 0.9001
15
10
5
0
0
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
25
0
30
5
25
30
cs_ 2004-03 w ind velocity 10 m in.prediction
cs1_2004-02 w ind velocty 10 m in.prediction
30
30
25
P redicted w ind velocity (m /sec)
P redicted w ind velocity (m /sec)
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
y = 0.9623x + 0.2628
R 2 = 0.9225
20
15
10
5
25
y = 0.9768x + 0.1809
2
R = 0.9447
20
15
10
5
0
0
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
25
30
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
25
30
予測結果例（時系列）
cs1_2004-04 w ind velocity 10 m in.prediction
cs1_2004-05 w ind velocity 10 m in.prediction
30
25
P redicted w ind velocity (m /sec)
P redicted w ind velocity (m /sec)
30
y = 0.9775x + 0.1912
2
R = 0.9445
20
15
10
5
0
25
y = 0.9871x + 0.077
2
R = 0.9574
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
25
30
0
5
cs1_2004-06 w ind velocity 10 m in.prediction
25
30
25
30
cs1_2004-07 w ind velocity 10 m in.prediction
30
25
P redicted w ind velocity (m /sec)
30
P redicted w ind velocity (m /sec)
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
y = 0.9892x + 0.0958
2
R = 0.9637
20
15
10
5
0
25
y = 0.9528x + 0.2782
2
R = 0.9148
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
25
30
0
5
10
15
20
O bserved w ind velocity (m /sec)
予測結果評価
• 2年間の月別評価で実測・予測の相関係数
は，0.94～0.98程度．
• 誤差率を予測誤差の絶対値平均／月平均風
速としたとき，誤差率は6～12%程度．
• 月毎の予測誤差の標準偏差は，0.4～
0.7m/sec程度．

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