Greater direct electrification of end-use sectors with a higher share of renewables is one of the pillars to power a carbon-neutral society by 2050. However, in contrast to conventional power plants, renewable energy is subject to uncertainty raising challenges for their interaction with power systems. Scenario-based probabilistic forecasting models have become an important tool to equip decision-makers. This paper proposes to present to the power systems forecasting practitioners a recent deep learning technique, the normalizing flows, to produce accurate scenario-based probabilistic forecasts that are crucial to face the new challenges in power systems applications. The strength of this technique is to directly learn the stochastic multivariate distribution of the underlying process by maximizing the likelihood. Through comprehensive empirical evaluations using the open data of the Global Energy Forecasting Competition 2014, we demonstrate that this methodology is competitive with other state-of-the-art deep learning generative models: generative adversarial networks and variational autoencoders. The models producing weather-based wind, solar power, and load scenarios are properly compared both in terms of forecast value, by considering the case study of an energy retailer, and quality using several complementary metrics. The numerical experiments are simple and easily reproducible. Thus, we hope it will encourage other forecasting practitioners to test and use normalizing flows in power system applications such as bidding on electricity markets, scheduling of power systems with high renewable energy sources penetration, energy management of virtual power plan or microgrids, and unit commitment.


翻译:与传统发电厂不同,可再生能源与传统发电厂不同,其不确定性导致与电力系统互动的挑战。基于情景的概率预测模型已成为培养决策者的一个重要工具。本文件提议向电力系统提供一种最新的深层次学习技术,即正常流动,以产生准确的基于情景的概率预测,这对应对电力系统应用中的新挑战至关重要。这一技术的优点是通过尽可能扩大可能性,直接了解基础流程的杂乱多变分布。通过利用2014年全球能源预测竞赛的开放数据进行综合经验评估,我们证明这一方法与其他最先进的深层次学习基因模型具有竞争力:基因对抗网络和变异自动调节器。在预测价值方面,通过考虑能源零售商的案例研究,以及利用若干补充性标准性电力预测系统的质量,在正常的能源预测和高水平的能源使用中,通过数字性实验,通过其他能源预测和高水平的测试系统进行。

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