مقایسه و مرور کاربرد مدل‌های یادگیری عمیق در پیش‌بینی تولید انرژی الکتریکی سیستم‌های فتوولتائیک با تمرکز بر LSTM و مدل‌های ترکیبی

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی انرژی و منابع پایدار، رئیس موسسه فناوری‌های نرم، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی انرژی و منابع پایدار، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
پیش‌بینی دقیق تولید انرژی خورشیدی، به دلیل ماهیت متغیر تابش خورشید، شرایط جوی پویا و عدم‌قطعیت‌های اقلیمی، یکی از چالش‌های اصلی در مدیریت سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر محسوب می‌شود. در این پژوهش، یک مرور سیستماتیک جامع بر ۳5 مطالعه‌ی منتخب منتشرشده در بازه‌ی زمانی ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۵ انجام شد تا کارایی مدل‌های یادگیری عمیق در پیش‌بینی تولید انرژی خورشیدی مورد بررسی قرار گیرد. تمرکز اصلی بر شبکه‌های حافظه‌ی کوتاه‌مدت–بلندمدت (LSTM) و مدل‌های ترکیبی بوده است که در سال‌های اخیر کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. مقایسه‌ی مدل‌ها براساس شاخص‌های ارزیابی خطا، شامل ریشه‌ی میانگین مربعات خطا‌ ‎‌‌‌(RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و میانگین درصد خطای مطلق ‍‌(MAPE)، صورت گرفت. نتایج نشان داد که مدل‌های ترکیبی در پیش‌بینی‌های کوتاه‌مدت عملکرد بهتری داشته و خطا را تا حدود ۲٫۹٪ کاهش داده‌اند، در حالی‌که مدل‌های مجهز به مکانیزم توجه در افق‌های میان‌مدت و بلندمدت دقت بیشتری ارائه کرده‌اند. علاوه بر این، استفاده از داده‌های چندمنبعی، شامل اطلاعات محلی، تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های هواشناسی، موجب بهبود دقت پیش‌بینی تا حدود ۳۰٪ شده است. در نهایت، یافته‌ها بیانگر روند رو‌به‌رشد بهره‌گیری از رویکردهای چندسطحی، تلفیق داده‌های متنوع و هوشمندسازی مدل‌ها برای ارتقای قابلیت اطمینان و پایداری در مدیریت منابع انرژی خورشیدی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Comparison and Review of the Application of Deep Learning Models in Forecasting Electrical Energy Generation of Photovoltaic Systems with a Focus on LSTM and Hybrid Models

نویسندگان English

Amirali Saifoddin 1
Mobina Kalantari 2
Mohammadali Allahrabbi Shirazi 2
1 School of Energy Engineering and Sustainable Resources, Head of Soft Technologies Institute, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
2 School of Energy Engineering and Sustainable Resources, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Accurate solar energy generation forecasting is one of the main challenges in managing renewable energy systems due to the variable nature of solar radiation, dynamic weather conditions, and climate uncertainties. In this study, a comprehensive systematic review of 33 selected studies published between 2019 and 2025 was conducted to investigate the effectiveness of deep learning models in predicting solar energy generation. The main focus was on long-short-term memory (LSTM) networks and hybrid models, which have been widely used in recent years. The models were compared based on error evaluation indices including root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and mean absolute percentage error (MAPE). The results showed that hybrid models performed better in short-term forecasts, reducing the error by about 2.9%, while models equipped with attention mechanisms provided greater accuracy in medium- and long-term horizons. In addition, the use of multi-source data including local information, satellite imagery, and meteorological data improved the forecast accuracy by about 30%. Finally, the findings indicate a growing trend of using multi-level approaches, integrating diverse data, and making models smarter to improve reliability and sustainability in solar energy resource management.

کلیدواژه‌ها English

Renewable Energy
Solar Energy Prediction
Long Short-Term Memory Networks
Deep Learning Models
Hybrid Models

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 05 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 17 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 12 اردیبهشت 1405
  • تاریخ اولین انتشار 12 اردیبهشت 1405
  • تاریخ انتشار 12 اردیبهشت 1405