In this work, we extend the data-driven It\^{o} stochastic differential equation (SDE) framework for the pathwise assessment of short-term forecast errors to account for the time-dependent upper bound that naturally constrains the observable historical data and forecast. We propose a new nonlinear and time-inhomogeneous SDE model with a Jacobi-type diffusion term for the phenomenon of interest, simultaneously driven by the forecast and the constraining upper bound. We rigorously demonstrate the existence and uniqueness of a strong solution to the SDE model by imposing a condition for the time-varying mean-reversion parameter appearing in the drift term. The normalized forecast function is thresholded to keep such mean-reversion parameters bounded. The SDE model parameter calibration also covers the thresholding parameter of the normalized forecast by applying a novel iterative two-stage optimization procedure to user-selected approximations of the likelihood function. Another novel contribution is estimating the transition density of the forecast error process, not known analytically in a closed form, through a tailored kernel smoothing technique with the control variate method. We fit the model to the 2019 photovoltaic (PV) solar power daily production and forecast data in Uruguay, computing the daily maximum solar PV production estimation. Two statistical versions of the constrained SDE model are fit, with the beta and truncated normal distributions as proxies for the transition density. Empirical results include simulations of the normalized solar PV power production and pathwise confidence bands generated through an indirect inference method. An objective comparison of optimal parametric points associated with the two selected statistical approximations is provided by applying the innovative kernel density estimation technique of the transition function of the forecast error process.
翻译:在这项工作中,我们扩展了以数据驱动的 It<unk> o} 随机度差异方程式(SDE) 框架, 用于对短期预测误差进行路径性评估, 以解算长期预测误差的路径性条件, 以解算自然限制可观测历史数据和预报的基于时间的上限。 我们提出一个新的非线性和时间不相容的 SDE 模型, 以雅各式的扩展条件, 在预测和约束上限驱动的情况下, 使用一种有趣的双层优化模型, 并同时以预测和上层约束为驱动。 我们严格证明SDE 模型的强度解决方案的存在性和独特性, 其方法是对流动性平均回流值参数设置条件。 正常的预测值功能是保持这种中值反向值参数。 SDE 模型的校正值校正也覆盖了正常预测的阈值值值值值值值值值值值值值值值值值值值, 通过使用控制轨变差法的定制电内线性平均回流值平均回流率计算法, 将S 2019 的S 的S 的S 模型 的S 驱动驱动 和 驱动 驱动 驱动 驱动 数据 驱动 的 驱动 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 </s>