Energy forecasting has a vital role to play in smart grid (SG) systems involving various applications such as demand-side management, load shedding, and optimum dispatch. Managing efficient forecasting while ensuring the least possible prediction error is one of the main challenges posed in the grid today, considering the uncertainty and granularity in SG data. This paper presents a comprehensive and application-oriented review of state-of-the-art forecasting methods for SG systems along with recent developments in probabilistic deep learning (PDL) considering different models and architectures. Traditional point forecasting methods including statistical, machine learning (ML), and deep learning (DL) are extensively investigated in terms of their applicability to energy forecasting. In addition, the significance of hybrid and data pre-processing techniques to support forecasting performance is also studied. A comparative case study using the Victorian electricity consumption and American electric power (AEP) datasets is conducted to analyze the performance of point and probabilistic forecasting methods. The analysis demonstrates higher accuracy of the long-short term memory (LSTM) models with appropriate hyper-parameter tuning among point forecasting methods especially when sample sizes are larger and involve nonlinear patterns with long sequences. Furthermore, Bayesian bidirectional LSTM (BLSTM) as a probabilistic method exhibit the highest accuracy in terms of least pinball score and root mean square error (RMSE).


翻译:考虑到SG数据的不确定性和颗粒性,在智能电网系统(SG)中,能源预测具有关键作用,它涉及需求方管理、减载和优化发送等各种应用,在管理高效预测的同时确保尽可能少的预测误差,这是当今电网面临的主要挑战之一,考虑到SG数据的不确定性和颗粒性,本文件介绍了对SG系统最新先进预报方法的全面和面向应用的审查,以及考虑到不同模型和结构的概率深层次学习(PDL)的最新发展情况,从统计、机器学习(ML)和深层学习(DL)等传统点预测方法对能源预测的适用性进行了广泛调查。此外,还研究了混合和数据预处理技术对支持预测性能的重要性。还利用维多利亚电力消费和美国电力公司(AEP)数据集进行了一项比较案例研究,以分析点的性能和概率性预报方法的最新发展。分析表明长期短期记忆(LSTM)模型的准确性更高,在点预报方法之间进行适当的超分数调,特别是当取样规模较大且涉及最低的BIMSB级中最低的平面平面平面平面平面平面的平面方法。

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