The introduction of more renewable energy sources into the energy system increases the variability and weather dependence of electricity generation. Power system simulations are used to assess the adequacy and reliability of the electricity grid over decades, but often become computational intractable for such long simulation periods with high technical detail. To alleviate this computational burden, we investigate the use of outlier detection algorithms to find periods of extreme renewable energy generation which enables detailed modelling of the performance of power systems under these circumstances. Specifically, we apply the Maximum Divergent Intervals (MDI) algorithm to power generation time series that have been derived from ERA5 historical climate reanalysis covering the period from 1950 through 2019. By applying the MDI algorithm on these time series, we identified intervals of extreme low and high energy production. To determine the outlierness of an interval different divergence measures can be used. Where the cross-entropy measure results in shorter and strongly peaking outliers, the unbiased Kullback-Leibler divergence tends to detect longer and more persistent intervals. These intervals are regarded as potential risks for the electricity grid by domain experts, showcasing the capability of the MDI algorithm to detect critical events in these time series. For the historical period analysed, we found no trend in outlier intensity, or shift and lengthening of the outliers that could be attributed to climate change. By applying MDI on climate model output, power system modellers can investigate the adequacy and possible changes of risk for the current and future electricity grid under a wider range of scenarios.


翻译:将更多可再生能源引入能源系统增加了发电的变率和对天气的依赖性。电力系统仿真被用于评估电网在数十年内的充裕性和可靠性,但对于这种具有高技术细节的长期仿真周期,其计算往往变得难以处理。为减轻这一计算负担,我们研究了使用异常值检测算法来寻找极端可再生能源发电时段,从而能够详细建模电力系统在这些情况下的性能。具体而言,我们将最大发散区间(MDI)算法应用于基于ERA5历史气候再分析资料(覆盖1950年至2019年期间)得到的发电时间序列。通过在这些时间序列上应用MDI算法,我们识别出了极低和极高能源生产区间。为确定一个区间的异常程度,可使用不同的散度度量。其中交叉熵度量会导致较短且尖锐的异常峰值,而无偏Kullback-Leibler散度倾向于检测更长且更持久的区间。这些区间被领域专家视为电网的潜在风险,展示了MDI算法在这些时间序列中检测关键事件的能力。对于所分析的历史时期,我们未发现可归因于气候变化的异常强度趋势,也未见异常的偏移或拉长。通过将MDI应用于气候模型输出,电力系统建模者可以在更广泛的场景下研究当前和未来电网的充裕性及风险的潜在变化。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月9日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
0+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员