Ahead-of-time forecasting of incident solar-irradiance on a panel is indicative of expected energy yield and is essential for efficient grid distribution and planning. Traditionally, these forecasts are based on meteorological physics models whose parameters are tuned by coarse-grained radiometric tiles sensed from geo-satellites. This research presents a novel application of deep neural network approach to observe and estimate short-term weather effects from videos. Specifically, we use time-lapsed videos (sky-videos) obtained from upward facing wide-lensed cameras (sky-cameras) to directly estimate and forecast solar irradiance. We introduce and present results on two large publicly available datasets obtained from weather stations in two regions of North America using relatively inexpensive optical hardware. These datasets contain over a million images that span for 1 and 12 years respectively, the largest such collection to our knowledge. Compared to satellite based approaches, the proposed deep learning approach significantly reduces the normalized mean-absolute-percentage error for both nowcasting, i.e. prediction of the solar irradiance at the instance the frame is captured, as well as forecasting, ahead-of-time irradiance prediction for a duration for upto 4 hours.


翻译:在传统上,这些预测所依据的是气象物理模型,其参数由地球卫星测得的粗微重度辐射测量瓦片加以调适。这一研究展示了一种新型的深神经网络方法,用于观察和估计视频的短期天气影响。具体地说,我们使用从宽频摄像头(天空摄像头)上方获得的延时视频(天空视频),直接估计和预测太阳辐照率。我们采用相对廉价的光学硬件介绍并展示了从北美两个区域的气象站获得的两套大型公开数据集的结果。这些数据集包含超过100万张的图像,分别为1年和12年,这是我们所了解的最大图像。与基于卫星的方法相比,拟议的深层学习方法大大减少了现在播送的两个摄像头(天空摄像头)上方的正常平均偏差,即预测这个框架的太阳辐照率。我们用相对廉价的光硬件对这个框架的太阳辐照率进行了预测,并提前4小时预测。

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