Monthly Runoff Forecasting by Non-Generalizing Machine Learning Model and Feature Space Transformation (Vakhsh River Case Study)
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
266 2
Ultima descărcare din IBN:
2023-12-02 21:55
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.311:519.25 (2)
Electrotehnică (1160)
Probabilitate. Statistică matematică (80)
SM ISO690:2012
МАТРЕНИН, Павел, САФАРАЛИЕВ, Муродбек, КИРЬЯНОВА, Наталья, СУЛТОНОВ, Шерхон. Прогнозирование среднемесячных значений стоков рек с применением необобщающей модели машинного обучения и преобразованием пространства признаков (на примере реки Вахш). In: Problemele Energeticii Regionale, 2022, nr. 3(55), pp. 99-110. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.3-55.08
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 3(55) / 2022 / ISSN 1857-0070

Monthly Runoff Forecasting by Non-Generalizing Machine Learning Model and Feature Space Transformation (Vakhsh River Case Study)

Predicția valorilor medii lunare ale debitelor râurilor folosind un model de învățare automată negeneralizat și transformarea spațiului de caracteristici (pe exemplul râului Vahș)

Прогнозирование среднемесячных значений стоков рек с применением необобщающей модели машинного обучения и преобразованием пространства признаков (на примере реки Вахш)

DOI:https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.3-55.08
CZU: 621.311:519.25

Pag. 99-110

Матренин Павел1, Сафаралиев Муродбек2, Кирьянова Наталья1, Султонов Шерхон3
 
1 Новосибирский государственный технический университет,
2 Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина,
3 Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими
 
 
Disponibil în IBN: 1 septembrie 2022


Rezumat

Energy prices and сost of materials for solar and wind power plants have increased over the past year. Therefore, significance increases for the hydropower and long-term (1–10 years) planning generation for the existing hydropower plants, which requires forecasting the average monthly values of the river flow. This task is especially urgent for countries without their own oil-fields and opportunity to invest in the creation of solar or wind power plants. The aim of the research is to decrease the mean absolute forecasting error of the long-term prediction for the Vakhsh River flow (Tajikistan) based on the long-term observations. A study of existing methods for the river runoff forecasting in relation to the object under consideration was carried out, and a new transformation model for the space of the input features was developed. The most significant results are the decrease in the average forecast error in the Vakhsh river flow achieved by the use of the proposed space of polynomial logarithmic features in comparison with other methods, and the need to use at least the 20 year-old observational data for the long-term operation planning of the hydropower plants and cascades of the hydropower plants obtained from the results of computational experiments. The significance of the results lies in the fact that a new approach to the long-term forecasting of river flow has been proposed and verified using the long-term observations. This approach does not require the use of the long-term meteorological forecasts, which are not possible to obtain with high accuracy for all regions.

În ultimul an, prețurile atât pentru purtătorii de energie cu hidrocarburi, cât și pentru materialele utilizate pentru producția de centrale solare și eoliene au crescut vertiginos, în plus, a existat o lipsă de energie electrică în sistemele energetice, cu o pondere mare a centralelor solare și eoliene din cauza la condițiile meteorologice anormale din anumite regiuni. Importanța hidroenergiei și a planificării pe termen lung (1–10 ani) pentru generarea hidrocentralelor existente este în creștere, ceea ce, la rândul său, necesită prognozarea valorilor medii lunare ale scurgerii râului. Scopul lucrării este de a reduce eroarea medie de prognoză pe termen lung a scurgerii râului Vakhsh (Republica Tadjikistan) pe baza observațiilor pe termen lung. Pentru atingerea scopului, a fost realizat un studiu al metodelor existente de predicție a debitelor râurilor în raport cu obiectul luat în considerare și a fost dezvoltat un nou model de transformare a spațiului caracteristicilor de intrare. Cele mai importante rezultatele sunt scăderea erorii medii de prognoză a scurgerii râului Vakhsh în comparație cu alte metode, realizată prin utilizarea spațiului de caracteristici logaritmice polinomiale și justificarea obținută din rezultatele experimentelor de calcul pentru necesitatea utilizării observaționale date pentru cel puțin 20 de ani pentru planificarea pe termen lung a exploatării hidrocentralelor și cascadelor hidrocentralelor. Semnificația rezultatelor constă în faptul că a fost propusă și verificată o nouă abordare a prognozării pe termen lung a scurgerii râurilor pe date de observație pe termen lung, care nu necesită utilizarea de prognoze meteorologice pe termen lung, care nu sunt posibile obțineți cu mare precizie pentru toate regiunile.

За последний год стремительно выросли цены как на углеводородные энергоносители, так и на материалы, используемые для производства солнечных и ветровых электростанций, кроме того, наблю-дался дефицит электроэнергии в энергетических системах с высокой долей солнечных и ветровых элек-трических станций из-за аномальных погодных условий в отдельных регионах. Поэтому увеличивается значимость гидроэнергетики и долгосрочного (1–10 лет) планирования выработки существующих гидро-электростанций, что, в свою очередь, требует прогнозирования среднемесячных значений речного стока. Особенно эта задача актуальна для стран, не имеющих собственных нефтяных месторождений и возмож-ности инвестирования в создание солнечных или ветровых электростанций. Целью работы является сни-жение средней ошибки долгосрочного прогнозирования стока реки Вахш (Республика Таджикистан) по данным многолетних наблюдений. Для достижения цели было проведено исследование существующих методов прогнозирования стоков реки применительно к рассматриваемому объекту и разработан новая модель преобразования пространства входных признаков. Наиболее существенными результатами явля-ются достигнутое за счет использования пространства полиномиальных логарифмированных признаков снижение средней ошибки прогнозирования стока реки Вахш по сравнению с другими методами и полу-ченное по результатам вычислительных экспериментов обоснование необходимости использовать данные наблюдений как минимум за 20 лет для долгосрочного планирования работы гидроэлектростанций и кас-кадов гидроэлектростанций. В настоящее время на реке Вахш расположено восемь гидроэлектростанций, которые составляют 85 % всей установленной мощности энергосистемы Таджикистана, поэтому точность прогнозирования стока оказывает большое влияние на планирование работы всей энергосистемы страны. Значимость результатов заключается в том, что предложен и верифицирован на данных многолетних наблюдений новый подход к долгосрочному прогнозированию речного стока, который не требует исполь-зования долгосрочных метеорологических прогнозов, получение которых с высокой точностью возможно не для всех регионов.

Cuvinte-cheie
River flow, Hydropower, long-term forecasting, generation planning, machine learning,

debit fluvial, energie hidroelectrică, prognoză pe termen lung, planificare a producției, învăţare automată, Republica Tadjikistan, cascadă hidroelectrică,

сток реки, гидроэнергетика, долгосрочное прогнозирование, планирование выработки, машинное обучение, Республика Таджикистан, каскад гидроэлектростанций