I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 ,   p p .   2 5 5 3 ~ 2 5 6 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 5 .i 4 . p p 2 5 5 3 - 2 5 6 9       2553     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Foreca sting  hourl y  sho rt - ter m so la r photo v o ltaic po wer using   ma chine learning   mo dels       Sra v a nk um a r  J o g un uri 1, 2 , F.   T.   J o s h 1 ,   J.   J ency   J o s eph 3 ,  R.   M ee na l 4 ,   R.   M o ha n Da s 5 ,  S.  K a nn a dh a s a n 6   1 D i v i si o n   o f   E l e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s  En g i n e e r i n g ,   K a r u n y a   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e s ,   C o i m b a t o r e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   R e n e w a b l e   E n e r g y   En g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   A g r i c u l t u r a l   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,     A n a n d   A g r i c u l t u r a l   U n i v e r si t y ,   G u j a r a t ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   S r i   K r i s h n a   C o l l e g e   o f   T e c h n o l o g y ,   C o i m b a t o r e ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   V . S . B   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   K a r u r ,   I n d i a   5 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   N e w   H o r i z o n   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a   6 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   S t u d y   W o r l d   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   C o i mb a t o r e ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 8 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Ma y   2 2 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J u n   2 ,   2 0 2 4       F o re c a stin g   so lar  p h o t o v o lt a ic  p o we r  e n su re s  a   sta b le  a n d   d e p e n d a b le  p o we r  g rid .   G iv e n   it s d e p e n d e n c e   o n   st o c h a stic  we a th e r  c o n d it i o n s,  p re d i c ti n g   so lar  p h o to v o lt a ic  p o we r  a c c u ra tely   d e m a n d s  a p p ly in g   in telli g e n t  a n d   so p h isti c a ted   tec h n iq u e s  c a p a b le  o f   h a n d li n g   it s  in h e re n t  n o n li n e a rit y   a n d   v o latil it y .   Co n tr o ll i n g   e lec tri c a l  e n e rg y   s o u r c e s  is  a n   imp o rta n t  stra te g y   fo r   re a c h in g   t h is   e n e rg y   b a lan c e   b e c a u se   g rid   o p e ra to rs  o fte n   h a v e   n o   c o n tr o l  o v e r  u s e   p a tt e rn s.  Ac c u ra tely   fo re c a stin g   p h o to v o l taic   (P V)  p o we r  g e n e ra ti o n   fro m   h ig h ly   in teg ra ted   s o lar  p lan ts  to   t h e   g ri d   i s  e ss e n ti a l  fo r  g ri d   sta b il it y .   Th is  s tu d y   a ims   to   imp r o v e   fo re c a stin g   a c c u ra c y   a n d   m a k e   a c c u ra te  p re d ictio n s  o f  s o lar  p o we r   o u t p u t   fro m   th e   se lec ted   g ri d - c o n n e c ted   P V  s y ste m .   In   t h is  st u d y ,   t h e   we a th e r   d a ta  wa s  c o ll e c ted   o n - site   a n d   r e c o rd e d   P V  p o we r  fro m   a   2 0   k W  o n - g r id   sy ste m   fo r  o n e   y e a r,   a n d   d iffere n t  m a c h i n e   lea rn i n g   tec h n i q u e s   li k e   d e e p   n e u ra l  n e two rk s,   ra n d o m   f o re sts,  a n d   a rti ficia l  n e u ra l  n e two rk s   we re   e v a lu a ted   a n d   b e n c h m a rk e d   a g a in st   re fe r e n c e   su p p o rt   v e c to r   re g re ss io n   m o d e l.   Wi t h   imp ro v e m e n ts  in   f o re c a stin g   a c c u ra c y   o f  2   t o   3 7 %   o v e r  t h e   re fe re n c e   m o d e l   a t  stu d y   lo c a ti o n   ( 2 2 . 7 8 °   N,  7 3 . 6 5 °   E) ,   Co l leg e   o f  A g ricu lt u ra l  E n g i n e e rin g   a n d   Tec h n o lo g y ,   An a n d   Ag ricu l t u ra l  Un iv e rsit y ,   G o d h ra ,   I n d ia,  s imu latio n   re su lt s  sh o we d   th a t   th e   ra n d o m   fo re st  tec h n iq u e   is  e ffe c ti v e   f o r  t h e   f o re c a stin g   h o rizo n s o f   1   to   4   h o u rs.       K ey w o r d s :   Ma ch in e  lear n in g   R an d o m   f o r est   Sh o r t - ter m   f o r ec asti n g   Sk ill s co r e   So lar   p o wer   f o r ec asti n g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sra v an k u m a r   J o g u n u r i   Div is io n   o f   E lectr ical  an d   E le ctr o n ics E n g in ee r in g ,   Kar u n y a   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   an d   S cien ce s   C o im b ato r e,   I n d ia   E m ail:  s r av an jo g u n u r i@ g m ail . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Har n ess in g   p h o to v o ltaic  ( PV)   p o wer   h o ld s   p r o m is e  in   ad d r ess in g   th e  in c r ea s in g   g lo b al   d em an d   f o r   clea n   en er g y   d u e  to   its   r en ewa b le  n atu r e,   ec o - f r ien d lin ess ,   an d   v er s atility   as  a  d is tr ib u ted   en er g y   s o u r ce   [ 1 ] .   Po wer   g r id s   co m m o n l y   co n s is t o f   p o wer   p lan ts   th at  g en er ate   co n s is ten t e n er g y   f lo ws,  in clu d in g   co al,   g as,  an d   n u clea r   f ac ilit ies,  alo n g s id e  t h o s e  p r o d u cin g   f l u ctu atin g   en er g y   s o u r ce s ,   lik e   win d   an d   p h o t o v o ltaic  p la n ts .   T h e   latter 's  o u tp u t  h in g es  o n   l o ca l  we ath er   co n d itio n s   at   s p ec if ic  tim es  an d   l o ca tio n s .   Pre s er v i n g   g r id   s tab ilit y   n ec ess itates   eq u ilib r iu m   b etwe en   en er g y   p r o d u ce d   b y   s o u r ce s   an d   th at  co n s u m ed   b y   u s er s .   S u s tain ed   ex p an s io n   with in   th e  en er g y   s ec to r   o f   an y   n atio n   is   a  cr u cial  co m p o n e n t  f o r   b o th   ec o n o m ic  an d   tech n o lo g ical  p r o g r ess   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2553 - 2 5 6 9   2554   [ 2 ] .   As  tech n o l o g ical  ad v a n ce m en ts   ac ce ler ate,   en er g y   co n s u m p tio n   is   ex p er ien cin g   a  m u c h   m o r e  r ap id   g r o wth   co m p ar ed   to   th e  in c r ea s e  in   p o p u latio n   s ize   [ 3 ] .   C u r r e n tly ,   en s u r in g   e n er g y   b alan ce   lar g e ly   r ev o lv es  ar o u n d   r eg u latin g   elec tr ical  en er g y   s o u r ce s   d u e   to   c o n s u m er   co n s u m p tio n   ly i n g   m o s tly   o u ts id e  g r id   o p e r ato r s '   co n tr o l   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   So lar   p o wer   p r ed ictio n   h o l d s   p iv o tal   s ig n if ican ce   in   s h ap in g   th e  f u tu r e   o f   r en ewa b le  en er g y   f ac ilit ies  an d   th eir   ex ten s iv e  in te g r atio n   in to   g r id s .   T h e  p r ec is io n   o f   p h o to v o ltaic  p o wer   g e n er atio n   f o r ec asts   is   h ig h ly   r ely in g   o n   th e  d y n am ic  a n d   e v er - ch an g in g   wea th er   co n d itio n s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   Pre cise   s o lar   p o wer   p r ed ictio n   is   ess en tial  to   m in im ize  e n er g y   c o s ts   an d   u p h o l d   p r em i u m   p o wer   s u p p ly   with in   elec tr ical  g r id s   d ep en d e n t  o n   d is p er s ed   p h o to v o ltaic  g en er atio n .   Fo r   h o u s eh o ld s   an d   s m all  b u s in ess es  u tili zin g   o n - s ite  p h o to v o ltaic  g e n er atio n ,   d ir ec tly   ac ce s s in g   h is to r ical  ir r ad ian ce   d ata  is   ch allen g in g   d u e  to   co s tly   s o lar   ir r ad ia n ce   m eter s .   Ho wev er ,   wh ile  lo ca l  m eteo r o lo g ical  in s titu tio n s   h a v e  en h an ce d   wea th er   f o r ec asti n g   s er v ices,  p r o v id in g   o n lin e  in f o r m atio n   s u ch   as  t em p er atu r e,   d ew  p o i n t,  h u m i d i ty ,   v is ib ilit y ,   win d   s p ee d ,   an d   c o m p r eh en s iv e  we ath er   s u m m ar ies,  d ata  f o r   s o la r   p o wer   f o r ec asti n g   is   f r e q u en t ly   u n av ailab le  [ 8 ] .   O n e   o f   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   s o u r c e s   o f   e l e c t r i c i t y   o n   t h e   g r i d   i s   s o l a r   p o w e r ,   a n d   f o r   i t   t o   b e   u s e d   t o   i t s   f u l l   p o t e n t i a l ,   p r e c i s e   i n f o r m a t i o n   o n   t h e   q u a n t i t y   o f   s o l a r   p o w e r   t h a t   w i l l   b e   p r o d u c e d   f r o m   v a r i o u s   s o u r c e s   a n d   a t   v a r i o u s   t i m e s   –   m i n u t e s ,   h o u r s ,   a n d   d a y s   –   i s   r e q u i r e d .   T h e   f o r e c a s t   h o r i z o n   p e r t a i n s   t o   t h e   t i m e   i n t e r v a l   t h a t   l i e s   b e t w e e n   t h e   p r e s e n t   m o m e n t   o f   p r e d i c t i o n   a n d   t h e   f o r t h c o m i n g   p e r i o d   e a r m a r k e d   f o r   o u t p u t   p r e d i c t i o n .   S o m e   r e s e a r c h e r s   c l a s s i f y   t h e   f o r e c a s t   h o r i z o n   i n t o   t h r e e   d i s t i n c t   c a t e g o r i e s   [ 9 ] :   s h o r t - t e r m ,   m e d i u m - t e r m ,   a n d   l o n g - t e r m .   I n   th e  r ea lm   o f   p o wer   s y s tem s   an d   s m ar t  g r id   p lan n in g ,   v e r y   s h o r t - ter m   an d   s h o r t - ter m   f o r e ca s tin g   ar e  d ep lo y e d ,   en c o m p ass in g   p r ed i ctio n   p er i o d s   r a n g in g   f r o m   m e r e  s ec o n d s   u p   t o   less   th an   3 0   m in u tes.  Sh o r t - ter m   f o r ec asti n g   f i n d s   u tili ty   with in   th e  elec tr icit y   m a r k et,   in f lu en cin g   d ec is io n s   r e g ar d in g   ec o n o m ic  lo ad   d is p atch   an d   p o wer   s y s tem   o p er atio n .   Fu r th er m o r e ,   it  p lay s   a  p iv o tal  r o le  in   co n tr o llin g   p o wer   m an ag em en t  s y s tem s   in teg r ated   with   r en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s .   T h e  tem p o r al  s p an   f o r   s h o r t - ter m   f o r ec asti n g   ty p i ca lly   f alls   b etwe en   3 0   a n d   3 6 0   m in u tes.   Me d iu m - ter m   f o r ec asti n g ,   co v e r in g   a  s p an   o f   6   to   2 4   h o u r s ,   h o ld s   s ig n if ican ce   f o r   s ch ed u lin g   m ain te n an ce   ac tiv i ties   with in   co n v en tio n al  o r   s o lar   en er g y - in teg r ate d   p o wer   s y s tem s .   T h is   in clu d es  s y s tem s   eq u ip p ed   with   s o p h is ticated   tr an s f o r m er s   a n d   d i v er s e  ele ctr o - m ec h an ical  m a ch in er y .   L o n g - ter m   f o r ec asts   ex ten d   th eir   p r e d ictio n s   b ey o n d   th e  2 4 - h o u r   m a r k ,   f o r ec asti n g   s ce n ar io s   th at  ex t en d   in to   th e  d is tan t   f u tu r e.   T h is   p r e d ictio n   h o r izo n   f in d s   a p p licab ilit y   in   s tr ateg i c  asp ec ts   s u ch   as  lo n g - ter m   p o wer   g en er atio n ,   tr an s m is s io n ,   d is tr ib u tio n ,   an d   ev en   s o lar   en er g y   r atio n in g .   I t  is   wo r th   n o tin g ,   h o wev er ,   th at  th e  p r ed ictiv e   ac cu r ac y   o f   th ese  m o d els  ten d s   to   d im in is h   d u e  to   th e  in h er en t  ch allen g e  o f   p r ed ictin g   wea th er   f lu ct u atio n s   s p an n in g   o v er   a  f ew  d ay s   wh e n   u s in g   s u ch   e x ten d e d   h o r izo n s .   B ased   o n   t h e   ti m e   h o r iz o n s ,   tw o   m ai n   te ch n i q u es   a r e  u s e d   t o   f o r ec ast   s o la r   e n e r g y :  s tat is ti ca l   tim e  s er ies   f o r ec as ti n g   f o r   s h o r t -   to   m i d - te r m   i n t e r v als ,   a n d   n u m e r ic al   we ath e r   p r e d i cti o n   f o r   l o n g -   t o   m e d i u m - t er m   i n t er v a ls   [ 8 ] ,   [ 1 0 ] .   W i th   t h e   t r e m e n d o u s   im p r o v em e n t  in   t h e ir   a b i lit y   a n d   a cc u r ac y   t o   p r o v id e  tr u s two r t h y   f o r ec asts ,   m ac h i n e  l ea r n i n g - b as ed   ( M L )   alg o r it h m s   h a v e  r e ce n tl y   e m e r g e d   as  a  tr u s t wo r t h y   alt er n ati v e  t o   o r   s u p p le m en t  to   n u m e r i ca l   w ea t h e r   p r o j ec t i o n s   ( NW P )   i n   s o la r   e n e r g y   p r e d i cti o n   ch all e n g es   [ 1 1 ] .   Ma ch i n e  lea r n i n g   is   a  s u b f i el d   o f   a r t if ici al  in tel li g e n c e  t h a t,   wit h o u t  t h e  u s e   o f   e x p lic it  p r o g r a m m i n g ,   u s es  d atas ets  t o   cr ea t e  a  n o n li n ea r   m a p p i n g   b etw ee n   i n p u t  an d   o u t p u t  d at a.   W h i le  th e  l ite r a t u r e  h as   u s e d   s t atis t ica ll y   b as e d   m a ch in e  l ea r n i n g   f o r ec as ti n g   t ec h n i q u es,   t h e   m o s t  c o m m o n   tec h n i q u es   a r e   SV M,   ANN ,   o r   DNN ,   th er e  ar e  o n l y   a  s m a ll   n u m b er   o f   s tu d i es   t h a t   u s e   r a n d o m   f o r e s t  ( R F )   al g o r it h m s   f o r   s o la r   p h o t o v o l tai c   p o we r   f o r e ca s t in g ,   a n d   t h ese   al g o r it h m s   s till   r eq u i r e  ex te n s i v e   e x p l o r ati o n   o f   t h eir   f o r ec as ti n g   a cc u r a c y   f o r   v a r i o u s   s i te - s p ec if ic   a n d   s ea s o n al   d ata .   Sar m as  et  a l.   [ 1 2 ] ,  a  m eta - lear n in g   tech n i q u e  to   e n h an ce   o n e - hour - ah ea d   f o r ec asts   o f   PV  s y s tem s   b y   b len d in g   p r e d ictio n s   f r o m   d iv er s e  d ee p   lea r n in g   m o d els wa s   p r esen ted .   W ith o u t r el y in g   o n   n u m e r ical  wea th er   p r ed ictio n s ,   th e  ap p r o ac h   d y n am ically   s elec ts   th e  m o s t  ef f e ctiv e  m o d el   f o r   s p ec if ic  co n d i tio n s .   E v alu atio n   in   L is b o n ,   Po r tu g al,   d em o n s tr ated   u p   to   5 %  im p r o v e m en t  o v e r   th e  b est - p er f o r m in g   b ase  m o d el  p er   s ite  an d   u p   to   4 . 5 %  o v er   a n   e q u al - weig h ted   co m b i n atio n   o f   f o r ec asts .   T h e  s tu d y   e m p lo y e d   in   [ 1 3 ]   p r o p o s ed   an   o p tim ized   ex tr em e  lear n in g   m ac h in e   ( E L M)   to   f o r ec ast  r ea l - tim e  s o la r   p o we r   g e n er atio n   ( SP G)   in   C h h attis g ar h ,   I n d ia,   in teg r atin g   wea th er   c o n d itio n s .   B y   r ef in i n g   p ar am eter s   lik e  weig h ts   an d   b iases ,   E L M  ex h ib ited   e n h an c ed   p er f o r m an ce .   C o m p u tatio n al  tech n iq u es  ad ep t  at  h an d lin g   h ig h - d im e n s io n al  p r o b lem s   ar e  em p lo y ed .   T h e   co llab o r atio n   o f   m o d if ied   tea ch in g - lear n in g - b ased   o p tim iz atio n   ( MT L B O)   with   o p tim ized   E L M  im p r o v ed   s o lar   p o wer   g e n er atio n   f o r ec a s tin g   f o r   v a r io u s   tim ef r am es,  i n clu d in g   o n e  h o u r ,   o n e   d ay ,   o n e  m o n th ,   an d   th r ee   m o n th s   a h ea d ,   s h o wca s in g   s u p er io r   p er f o r m a n ce   in   s im u lat io n s .   E x tr e m e  lear n in g   m ac h i n e  tech n i q u es  a n d   o th er   r ec en tly   r ep o r ted   wo r k s   in v o l v e  co m p lex   co m p u tatio n al  tech n iq u es  an d   a   b i g   v o lu m e  o f   d ata.   I n   r ea l  co n d itio n s ,   it  is   n o t  p o s s ib le  to   g et  h u m o n g o u s   d ata  f r o m   ea ch   p lace .   T h e r e  is   a  n ee d   to   w o r k   o n   s u ch   tech n iq u es  wh ich   will o f f er   b etter   ac cu r ac y   with   less er   d ata.   I n   th e  cu r r en t  s tu d y ,   u s in g   th e   en s em b le  r an d o m   f o r est  ( R F)  tech n iq u e,   a  f o r ec asti n g   m o d el  with   m u lti - s tep   s h o r t - ter m   ( o n e  h o u r   to   f o u r   h o u r s   in   a d v an ce )   s o la r   PV  p o we r   f o r ec asti n g   f o r   t h e  ch o s en   s ite  was  d ev elo p e d .   Ma ch in e  lear n in g   alg o r ith m s   lik e  s u p p o r t  v ec t o r   m ac h in e/r eg r ess io n   ( SVM/SVR )   an d   ar tific ia l   n eu r al  n etwo r k   o r   d ee p   lear n i n g   n e u r al  n etwo r k s   ( ANN/DN N) ,   th e  two   co m m o n l y   u s ed   s t atis tical  m ac h in e  lear n in g - b ased   tech n iq u es,   wer e  co m p ar ed   to   th e   r esu lts   attain ed   f r o m   th e   r a n d o m   f o r est  te ch n iq u e.   A  c ar ef u l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       F o r ec a s tin g   h o u r ly  s h o r t - term so la r   p h o to vo lta ic   p o w er u s in g   ma ch in e   …   ( S r a va n ku ma r   J o g u n u r i )   2555   co m p ar is o n   an d   ev alu atio n   o f   th e  f o r ec asti n g   m o d els  u s in g   v ar io u s   p e r f o r m an ce   m etr ics  f o r   v a r io u s   s ea s o n al   in ter v als  o f   th e  d ata  co n d u cte d   f o r   s elec tin g   an   ap p r o p r iate  f o r ec asti n g   f o r   th e  f o r ec asti n g   h o r izo n   o f   1   h o u r   ah ea d   to   4   h o u r s   ah ea d .   T h e   r est  o f   th is   p ap er   is   d iv id ed   in to   s ev er al  s ec tio n s .   I n   s e ctio n   2 ,   a   b r ief   in tr o d u ctio n   to   R F,  SVR ,   an d   ANN/DN N  m ac h in e - lear n in g   s tatis tical  m o d els  f o r   p r ed ictin g   s h o r t - ter m   s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer   is   p r esen ted .   Sectio n   3   d elv es  i n to   th e   s p ec if ics  o f   th e   d ataset  em p lo y e d   in   th is   r esear c h ,   th e  m et h o d o lo g ies   ap p lied   f o r   d ata  an al y s is ,   an d   t h e  f o r ec asti n g   o f   s o lar   p h o t o v o ltai c  p o wer   o u tp u ts   ac r o s s   v a r io u s   tim e  in ter v als  ( r an g in g   f r o m   1 5   to   6 0   m in u t es)  u tili zin g   r ec o r d ed   wea th er   p ar am ete r   d ata.   Sectio n   4   p r esen ts   p er f o r m an ce   m etr ics  b ased   o n   wh ich   th e  a n aly s is   was  d o n e,   an d   th e   r esu l ts   o b tain ed   f r o m   th e  s tu d y   p r e s en ted   in   s ec tio n   5   an d   s ec tio n   6   c o n clu d e  th e  p a p er .       2.   M ACH I N E   L E AR NING   M O DE L S E M P L O Y E D  I N  T H I S WO RK   Pro p o s als  f o r   v ar io u s   f o r ec asti n g   tech n iq u es  h av e  b ee n   d escr i b ed   in   v ar i o u s   p ap er s   in   o r d er   t o   f o r ec ast  PV  p o wer   at  v ar io u s   tim e  h o r izo n s   an d   m o s t  im p o r tan tly ,   s h o r t - ter m   PV  p o wer   f o r ec a s tin g   is   v er y   m u ch   ess en tial  in   co n tr o llin g ,   d is p at ch in g ,   a n d   s ch ed u lin g   p o wer   [ 1 4 ] .   Ma ch in e   lear n in g   ( ML )   in v o lv es  tr ain in g   a   co m p u ter   s y s tem   to   g ain   e x p er tis e  b y   p r o ce s s in g   an d   an aly zi n g   d ata   co llected   o v er   tim e,   ai m in g   to   im p r o v e  its   p er f o r m an ce   o v er   tim e   [ 1 5 ] .   I n   th e  p r esen t  s tu d y   m ac h in e  l ea r n in g   m o d els  R an d o m   Fo r e s t  ( R F)  tech n iq u e,   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   ( A NN) ,   an d   d ee p   n eu r al  n etwo r k s   ( DNN)   wer e  b e n ch m ar k ed   with   s u p p o r t  v ec to r   m ac h in es ( SVM) .   C o d e  f o r   an aly zin g   th e  d ata  is   s cr ip ted   in   P y th o n   co d e  u s in g   J u p y ter   N o teb o o k .     2 . 1 .   Ra nd o m   f o re s t   R en o wn ed   f o r   its   s im p licity ,   r an d o m   f o r est  ( R F)  s tan d s   o u t  as  o n e  o f   th e  m o s t  p o p u la r   m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m s .   W ith   ap p licatio n s   in   b o th   r eg r ess io n   an d   class if icatio n   task s ,   R F   b elo n g s   to   th e  ca teg o r y   o f   s u p er v is ed   lear n in g   alg o r it h m s ,   alo n g s id e  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in es  ( SVMs),   n aiv e  B a y es,  an d   o th er   tr ee - b ased   m eth o d s   lik e   Ad ab o o s t   [ 1 6 ] .   I n itially   in tr o d u ce d   a n d   p r o p o s ed   b y   L eo   B r eim an   at   th e  Un i v er s ity   o f   C alif o r n ia  in   2 0 0 1 ,   r an d o m   f o r est  r eg r ess io n   r ep r esen ts   an   en s em b le  lear n in g   ap p r o ac h .   B y   am alg am atin g   p r ed ictio n s   f r o m   d iv er s e  m ac h in e  lear n in g   alg o r ith m s ,   it a c h iev es g r ea ter   ac cu r ac y   in   p r ed i ctio n s   co m p ar e d   to   in d iv id u al   m o d els   [ 1 7 ] ,  [ 1 8 ] .   T h e  tech n i q u e  i n v o l v es  co n s tr u ctin g   tr ee s   i n d iv id u ally   b y   e m p lo y in g   b o o ts tr ap   d ata  s am p les,  cr ea tin g   a  f o r e s t  co m p r is in g   n u m er o u s   d ec i s io n   tr ee s .   As  m o r e   tr ee s   ar e   in co r p o r ated ,   th e   f o r ec ast' s   ac cu r ac y   is   en h an ce s ,   r esu ltin g   in   en h an ce d   p r ec is io n   [ 1 9 ] .   Fig u r e  1   d em o n s tr ate s   th e  co n f ig u r atio n   o f   th e  r a n d o m   f o r est m o d el.           Fig u r e  1 .   R an d o m   f o r est m o d e l       T o   e x e c u t e   r a n d o m   f o r e s t  r e g r e s s i o n   o n   t h e   t r a i n i n g   d a t a   s e t ,   t h e   s u b s e q u e n t   a c t i o n s   m u s t   b e   t ak e n :   i )   T o   b e g i n ,   a   s e t   o f   ' k '   d a t a   p o i n ts   s el e c t e d   f r o m   t h e   i n p u t   ( t r ai n i n g )   d a t a s et ,   l a b e le d   a s   ' x ' ;   ii )   A   d e ci s i o n   t r e e   g e n e r a t e d   t o   r e p r e s e n t   t h e s e  c h o s e n   ' k '   d a ta   p o i n t s ;  i ii )   T h e   f i r s t   a n d   s e c o n d   s t e p s   r e i t e r a t e d   u n t il   ' N'   d e c is i o n   t r e es   g e n e r a te d   d u r i n g   t h e   t r a i n i n g   p h a s e ;   i v )   W h e n   p r e s e n t e d   wi t h   a   n e w   d a t a   p o i n t ,   e a c h   o f   t h e   g e n e r a t ed   t r e e s   p r o d u c e s   a  p r e d i c t i o n   v a l u e   ' y ' ;   a n d   v )   T h e   d a t a   p o i n t   is   t h e n   a t t r i b u t e d   t o   t h e   a v e r a g e   o f   a l l   p r e d i ct e d   ' y '   v al u e s .   R a n d o m   f o r e s t   r e g r e s s i o n   p e r f o r m s   we l l  o n   d i v e r s i f i e d   p r o b l e m s   w i t h   th e   p o t e n t i a l   o f   h a n d l i n g   n o n - l in e a r   r e l a t i o n s h i p s .   I n   r e c e n t   t i m e s ,   r a n d o m   f o r e s t   ( RF )   h a s   g a r n e r e d   i n c r e a s e d   i n t e r e s t   a m o n g   r e s e a r c h e r s   i n   t h e   r e a l m   o f   p h o t o v o l t a i c   ( PV )   p o w e r   f o r e ca s t i n g ,   o w i n g   t o   i ts   b e n e f i t s   i n   e n s e m b l e   l e a r n i n g   a n d   s u p e r i o r   p e r f o r m a n c e   w h e n   c o m p a r e d   t o   a l t e r n a t i v e   s t at is t ic a l - b a s e d   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m s   [ 2 0 ] .   I n   t h i s   s t u d y ,   R F   te c h n i q u e s   w e r e   u s e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2553 - 2 5 6 9   2556   t o   f o r e c a s t   PV   p o w e r   o u t p u t   f r o m   a   g r i d - c o n n e c t e d   P V   p l a n t .   T o   a s s es s   t h e   e f f e c t i v e n es s   o f   R F ,   o t h e r   c o m m o n l y   u s e d   m o d e l s   s u c h   a s   SVR   a n d   A N N / DN N   w e r e   a ls o   e v a l u a t e d   a n d   c o m p a r e d   w i t h   t h e   R F   t ec h n i q u e .   S VR   t e c h n i q u e   is   u s e d   as   a  b e n c h m ar k   m o d e l   f o r   e v a l u at i n g   t h e  s k i ll   s c o r e   o f   t h e  m o d e l   p r o p o s e d   f o r   t h e   s e l e ct e d   s i t e .     2 . 2 .   Su pp o rt   v ec t o r  m a chines   Vap n ik   in tr o d u ce d   th e  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in e  ( SVM) ,   an   ad v an ce d   m ac h in e - lear n in g   tech n iq u e   ac claim ed   f o r   its   ex ce p tio n al  p er f o r m an ce   [ 2 1 ] .   A   s u p er v is ed   lear n in g   alg o r ith m   k n o wn   as  a   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in e  ( SVM)   is   u tili ze d   f o r   b o th   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   an aly s is   task s   [ 2 2 ] .   Su p p o r t  v ec to r   m ac h in es  ( SVMs)  d eter m in e  th e  o p tim al  h y p er p lan e  to   s ep ar ate  d ata  in to   d if f er en t  class es,  u s in g   a  k er n el  f u n ctio n   to   m ap   d ata  in to   h ig h er   d im en s io n s .   Su p p o r t  v ec to r s   d ef in e  th is   h y p er p lan e ,   u tili ze d   f o r   class if icatio n   ( SVC )   an d   r eg r ess io n   ( SVR ) .   SVR   aim s   to   m in im iz e  e r r o r s   b etwe en   p r e d icted   a n d   ac tu al  v alu es,  co n tr o llin g   m o d e l   co m p lex ity   th r o u g h   m ar g i n s ,   with   h ea v ier   p en alties  o n   d is ta n t  p o in ts   t o   r e d u ce   o u tlier   s en s itiv ity .   SVC   f o cu s es   o n   f i n d in g   a   h y p er p lan e   th at  b est  class if ies  d ata,   p en alizin g   m is class if icatio n s   to   en h a n c e  m o d el   s en s itiv ity .   SVMs  em p lo y   s tr u ctu r al  r is k   m in im izatio n   f o r   g e n er aliza tio n ,   en s u r in g   p o ten tial  f o r   g l o b al   o p tim u m   s o lu tio n s ,   an d   ap p l y   to   b o th   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   task s   [ 2 3 ] .     a.   Featu r e  s p ac e  an d   k er n el  f u n ct io n s   T h e  f u n d am en tal  p r in ci p le  o f   SVMs  in v o lv es  m ap p in g   d ata  in to   a  f ea tu r e  s p ac e  u s in g   n o n - lin ea r   m ap p in g ,   f o llo wed   b y   t h e   ap p licatio n   o f   a  lin ea r   alg o r ith m .   Ho wev er ,   th is   f ea tu r e  s p ac e   o f ten   r eq u ir es  h ig h - d im en s io n al  d o t  p r o d u ct  ev al u atio n ,   d em an d in g   s u b s tan tial   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   an d   tim e.   Occ asio n ally ,   s im p ler   k er n els  ar e  ex p lo r ed   f o r   ef f icac y .   I n   r ea l - wo r l d   s ce n ar io s ,   co m p lex   p r o b lem s   n ec ess itate  m o r e  s o p h is ticated   h y p o th esis   s p ac es  th an   th o s e  o f f er ed   b y   lin ea r   l ea r n in g   m ac h i n es,  co n s tr ain ed   b y   co m p u ta tio n al  lim itatio n s .   L in ea r   lear n in g   m ac h in es  p o s s ess   th e  ad v an tag e o u s   ch ar ac ter is tic  o f   b ein g   ex p r ess ib le  in   a  d u al   f o r m ,   allo win g   th e  h y p o th esis   to   b e  r ep r esen ted   as  a  lin ea r   co m b in atio n   o f   t r ain in g   p o i n ts .   T h is   f ac ilit ates   d ec is io n   r u le  ev alu atio n   b ased   s o lely   o n   in n er   p r o d u cts b etwe en   test   an d   tr ain in g   p o in ts .   I n   ca s es  wh er e  d ir ec t  ca lcu latio n   o f   in n er   p r o d u cts  in   f ea tu r e  s p ac e  u s in g   o r ig in al  in p u t  p o in ts   is   f ea s ib le,   a   n o n - lin ea r   lear n in g   m ac h in e  ter m ed   d ir ec t c o m p u t atio n   m eth o d   o f   t h e  k er n el  f u n ctio n   ( d en o ted   b y   K)   m a y   b e  c o n s tr u cted   [ 2 3 ] .   SVM  m o d els  u tili ze   in p u t  v ar iab les  co r r elate d   with   t h e  tar g et  v ar iab le,   wh ic h   is   th e  v ar ia b le  to   b e   p r e d icted .   T h is   en tails   r ep r esen tin g   th e  d ata  th r o u g h   a  n o n - lin ea r   f u n ctio n ,   d e n o ted   as   f ( x )   in   ( 1 ) ,   an d   v is u alizin g   it.     ( ) = . ( ) +   ( 1 )     W h er e    is   th e  n o r m al  v ec to r ;    is   a  co n s tan t  o r   b iased   ter m ;  an d   ( )   is   a  lar g e  d im en s io n al  s p ec ial  ch ar ac ter is tic  m ap p ed   b y   a   s p ac e  v ec to r   x .  T o   d eter m in e  t h e   co ef f icien ts     an d   ,   an   o p tim iza tio n   p r o b lem   is   s o lv ed   u s in g   ( 2 ) - ( 6 )   th r o u g h   m in im izatio n .     (  ) ( ) = 1 ∑ = 1 =   ( ( ) , ) + 1 2 ‖ ‖ 2 = 1   ( 2 )     ( ( ) , ) =  | ( ( ) , ) | −      | ( ( ) , ) | ≥     ( 3 )     ( ( ) , ) = 0    ℎ    ( 4 )     W h er e    is   th e  p ar am eter   o f   th e  m o d el ;  ( ( ) , )   is   d escr ib es  th e  ℎ   m is s in g   f u n ctio n ,   th is   r ef er s   to   t h e  f ac t  th at  an y   er r o r s   th at  f all  u n d er   th e  v alu e  o f   ep s ilo n   will  n o t  b e  s u b ject  to   p en alty ,     r ep r e s en ts   th e  s o lar   PV   p o wer   in   th e  p er io d   i ;   a n d   1 ∑   ( ( ) , ) = 1   d ef in es   th e  em p ir ical  er r o r   o f   t h e   SVM  m o d el.   1 2 ‖ ‖ 2   is   th e  r eg u lar izatio n   te r m ,   C   is   th e  p en alty   f u n ctio n   ass ess ed   to   b alan ce   th e  c o m p en s atio n   b et wee n   th e  er r o r   an d   em p ir ical  r is k   b y   u tili zin g   s lack   v ar iab les    an d   ∗ .   T h ese  v ar iab les in d icate   th e  p r esen ce   o f   ex ce s s iv e  to p   an d   b o tto m   s k ews,  r esp ec tiv ely .   In   ( 2 )   ca n   b e   f o r m u lated   as d em o n s tr ated   b elo w  b y   u tili zin g   t h e  ch ar ac ter is tics   o f   th e  f u n ctio n   th at  n ee d   to   b e  o p tim ized   ( illu s tr atio n   s h o wn   in   F ig u r e  2 ).   Min im ize:     1 2 ‖ ‖ 2 + 1 ∑ (   + ∗   ) = 1   ( 5 )     o n ly   wh en :     { | − ( ⟨ | ⟩ + ) ≥ + ∗ | ( ⟨ | ⟩ + . ≤ + ∗ ) , ∗ ≥ 0   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       F o r ec a s tin g   h o u r ly  s h o r t - term so la r   p h o to vo lta ic   p o w er u s in g   ma ch in e   …   ( S r a va n ku ma r   J o g u n u r i )   2557   B y   u tili zin g   L ag r an g e  an d   o p tim al  co n s tr ain ts ,   it  i s   f ea s ib le  to   d er iv e  a  n o n - lin ea r   r eg r ess io n   f u n ctio n   s h o wn   in   ( 7 )   a n d   ( 8 )   to   s o l v e  in   ( 1 ) :     ( ) = ∑ (   ∝ − ∝ ∗   ) = 1 ( − ) +   ( 7 )     wh er e  ∝ , ∝ ∗   ar e  L ag r an g e  m u ltip lie r s .   T h e  ter m   ( − )   is   d ef in ed   as a   k e r n el  f u n ctio n .     ( − ) = ∑ ( ) + ( ) = 1   ( 8 )     T h er e  ar e  f o u r   m ain   f u n ctio n s   av ailab le  f o r   SVM:  lin ea r   ( 9 ) ,   p o ly n o m ial  ( 1 0 ) ,   r a d ial  b asis   f u n ctio n   ( 1 1 ) ,   an d   s ig m o id   ( 1 2 ) .   [ 1 5 ] .   b.   L in ea r   k er n el  f u n ctio n     ( , ) = .   ( 9 )     wh er e  ,   ar e  th e  in p u ts   to   th e   i th  an d   j th  d im en s io n s   r esp ec tiv ely .   c.   Po ly n o m ial  k er n el  f u n ctio n     ( , ) = ( . )   ( 1 0 )     wh er e    is   a   d eg r ee   o f   t h e   p o l y n o m ial.   d.   R ad ial  B as is   k er n el  f u n ctio n     ( , ) = ( ‖ − ‖ 2 2 ) ( . )   ( 1 1 )     wh er e    is   k er n el  weig h t.   e.   Sig m o id   k er n el  f u n ctio n     ( , ) = ta n h   ( ( . ) + )   ( 1 2 )     wh er e         ae   ad ju s tab le  k er n el  f u n ctio n s   r ely in g   o n   t h e  d ata.           Fig u r e  2 .   I ll u s tr atio n   o f   a n   SVR       2 . 3 .   Art if icia l  neura l net wo rk s   ( ANN)   a nd   deep  ne ura l net wo rk s   ( DNN)   ANNs  m im ic  th e  s tr u ctu r e  a n d   f u n ctio n   o f   n atu r al   n eu r al   n etwo r k s   f o u n d   in   th e   h u m an   b o d y .   T h ey   p o s s ess   th e  ab ilit y   to   a u to n o m o u s ly   r ec o g n ize   p atter n s   with i n   p r e v io u s ly   in clu d e d   d ata,   m ak in g   t h em   h ig h ly   ef f ec tiv e  f o r   m o d elin g   c o m p le x   an d   n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   b etwe en   in p u t a n d   o u tp u t v ar i ab les in   co m p ar is o n   to   o th er   f o r ec asti n g   m eth o d s .   Fig u r e  3   d ep icts   th e   b asic  ar ch itectu r e  o f   an   ANN,   wh er e  n e u r o n s   p r o ce s s   in p u t   d ata  an d   g en e r ate  o u t p u t  u s in g   in d iv i d u al  ac tiv atio n   f u n ctio n s .   C r u cial  p ar am eter s   lik e   le ar n in g   r ate,   n u m b e r   o f   h id d e n   lay er s ,   an d   m ax i m u m   iter atio n   co u n t  r eg u late  th e  lear n in g   p r o ce s s   in   ANNs.  Ad ju s tm en ts   to   ac tiv atio n   f u n ctio n   weig h ts   an d   p ar am eter s   o cc u r   th r o u g h   a  lear n in g   p r o ce s s .   ANNs  m ay   v ar y   in   th e  n u m b er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2553 - 2 5 6 9   2558   o f   n eu r o n s   ac r o s s   in p u t,  h i d d e n ,   an d   o u tp u t  lay er s ,   em p lo y i n g   v ar i o u s   ac tiv atio n   f u n ctio n s   s u ch   as  Sig m o id ,   R ec tifie d   L in ea r   Un it,  an d   S o f tMa x   f o r   co m p u tatio n .   Desp ite  ad v an tag es  lik e  f au lt  to ler an ce   an d   p ar allel   p r o ce s s in g   ca p ab ilit y ,   ANNs  h av e  lim itatio n s   in clu d in g   h a r d war e  d ep e n d en c y   an d   lack   o f   in ter p r etab ilit y ,   wh ich   n ec ess itate  p r o ce s s o r s   with   p ar allel  p r o ce s s in g   p o we r .   Ad d itio n ally ,   th e   n etwo r k ' s   in ter p r et ab ilit y   an d   th e  p r ed ictab ilit y   o f   its   d u r atio n   ar e  s ig n if ican t c o n ce r n s   [ 2 4 ] .   Dee p   n eu r al   n etwo r k s   ( DNNs) ,   a  v ar ia n t  o f   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k s   ( ANNs) ,   d if f er   b y   in c o r p o r ati n g   m u ltip le  h id d en   lay e r s   in s tead   o f   ju s t  o n e.   T h ese  lay er s   ar e  a d ep t  at  ca p tu r in g   an d   lev er a g i n g   th e  in h er e n t  o n e -   o r   two - d im en s io n al  s tr u ctu r e  with in   th e  n etwo r k .   Giv en   th e  p r o life r atio n   o f   in ter n et   o f   th in g s   an d   th e  escalatin g   v o lu m e   o f   b ig   d ata,   DNN  m o d els  h av e  g ar n e r ed   c o n s id er a b le  atten tio n   ac r o s s   v ar i o u s   r esear ch   d o m ain s .   A   n o tab le  ad v an tag e   lies   in   th ei r   p r o f icien cy   at  d is ce r n in g   n o n lin ea r   r elatio n s h i p s   b etwe en   in p u t  f ea tu r es  an d   o u tp u t  ta r g ets .   T h is   in v o lv es  p r o g r ess iv ely   lea r n in g   m u ltip le  lay er s   o f   r ep r esen tatio n s   f r o m   d ata,   g r a d u all y   r ef in in g   th em   i n to   m o r e  m ea n i n g f u l   d ep ictio n s .   W ith   d ee p er   ex p lo r atio n ,   DNNs g ain   th e  ca p ab ilit y   to   i d en tify   in cr ea s in g ly   s o p h is ticated   r ep r esen tatio n s ,   th er eb y   estab lis h in g   p r ec is e  co r r elatio n s   b etwe en   in p u t  ch ar ac ter is tics   an d   th eir   in ten d ed   tar g ets [ 2 5 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r e  3 .   B asic a r ch itectu r e  o f   ( a)   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   an d   ( b )   d ee p   n eu r al  n etwo r k s       3.   M AT E R I AL S AN D  M E T H O DS   3 . 1 .   Study   a re a   des cr iptio n,  da t a   co llect io n a nd   prepa ra t io n   Data   co llectio n   was  d o n e   o v e r   a  1 2 - m o n th   p e r io d   s p an n in g   f r o m   Octo b er   2 0 2 1   to   Sep te m b er   2 0 2 2 .   T h is   d ata  co llected   f r o m   a  2 0 k W   s o lar   p o wer   p lan t  c o n n ec te d   to   th e  g r id ,   al o n g   with   a  n ea r b y   wea th er   s tatio n   s itu ated   at  co o r d in ates  2 2 . 7 8 °  N,   7 3 . 6 5 °  E ,   s p ec if ica lly   at  th e  C o lleg e  o f   Ag r ic u ltu r al  E n g in ee r i n g   a n d   T ec h n o lo g y   with in   An an d   Ag r icu ltu r al  Un iv er s ity   in   Go d h r a,   I n d ia.   T h e  s tu d y   s ite  ex p er i en ce s   f o u r   d is tin ct  s ea s o n s .   Au tu m n   f r o m   Octo b er   to   No v em b e r ,   f o llo we d   b y   win ter   f r o m   Dec em b e r   to   Feb r u ar y .   T h e  s u m m er   s ea s o n   en co m p ass es th e  m o n t h s   o f   Ma r ch   t o   Ma y ,   w h ile  th e   r ain y   s ea s o n   ex te n d s   f r o m   J u n e  to   Sep tem b er .   Data   co llected   at  a  1 5 - m i n u te   tim e  r eso lu tio n ,   b u t  o n l y   d at a  b etwe en   7 : 0 0   AM   a n d   5 :0 0   PM  was  co n s id er ed   d u e  to   s o lar   r a d iatio n   av ailab ilit y   an d   av er a g ed   to   h o u r ly   v al u es  as  th e  f o r ec asti n g   in ter est  is   in   s tep s   o f   h o u r s .   Ho wev er ,   m is s in g   v a lu es  o cc u r r ed   i n   th e  d ataset  d u e  to   p o wer   f ailu r es  af f ec tin g   t h e  d ata  lo g g e r s .   T h is   r esu lted   in   a  d ataset  o f   2 4 6 0   s am p les,  as  s h o wn   in   T ab le  1 .   On e  d ata  lo g g er   o f   wea th er   m o n ito r in g   s tatio n   p r o cu r ed   f r o m   E n g i n ee r in g   a n d   E n v ir o n m en tal  So lu tio n s   Pv t  lim ited   m o d el  ( W MS1 0 1 5 8 )   was  u s ed   to   r ec o r d   v ar io u s   wea th er   p ar a m eter s ,   i n clu d in g   tim e  o f   d a y ,   am b ien t  tem p er atu r e,   r elativ e  h u m id i ty ,   s o lar   r a d iatio n ,   win d   s p ee d ,   an d   win d   d ir ec tio n .   Simu ltan e o u s ly ,   a   s ec o n d   d ata  lo g g e r   in te g r ated   with   th e   i n v er ter   ca p tu r e d   t h e  tar g et  v ar iab le,   w h ic h   is   s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer .   Sp ec ial  atten tio n   was  g iv en   to   e n s u r in g   th e  s y n ch r o n izatio n   o f   d ata  co llected   f r o m   b o th   lo g g er s   in   ter m s   o f   d ata  co llectio n   tim in g .   T h e  d is tr ib u tio n   o f   t h e   wea th er   v ar iab les   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  4 .   Acc o u n tin g   f o r   d ata  av ailab il ity   an d   co r r elatio n   b etwe en   t h em   p lay s   a  v ital  r o le  wh en   s elec tin g   v ar iab les  f o r   p r ed ictiv e  m o d elin g .   C o n s eq u en tly ,   a  co m p r eh en s iv e  s tatis tical   an aly s is   was  co n d u cted   to   ev alu ate  th e  r elatio n s h ip   b et wee n   ea ch   ac ce s s ib le  wea th er   v ar iab le  a n d   s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer .   T h is   ex am in atio n   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  5 ,   wh ich   s h o wca s es  th e  co r r elatio n   co e f f icien ts   am o n g   all  f iv e  wea th er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       F o r ec a s tin g   h o u r ly  s h o r t - term so la r   p h o to vo lta ic   p o w er u s in g   ma ch in e   …   ( S r a va n ku ma r   J o g u n u r i )   2559   p ar am eter s   an d   th e  tim e  o f   d a y   ( d e n o ted   as  i n p u t v ar iab les X1   to   X6 )   co n ce r n in g   PV output   ( th e  o u t p u t  o r   tar g et   v ar iab le  Yt) .   T h e   an aly s is   en c o m p ass ed   th e  en tire   d ataset.   Du r in g   t h e  an aly s is ,   a   n eg ativ e  co r r elatio n   em er g ed   b etwe e n   tem p er at u r e  a n d   h u m id ity .   No tab ly ,   th e   d ata  h ig h lig h ted   a  r o b u s t  co r r elatio n   b etwe en   s o lar   r ad iatio n   an d   PV output .   W h ile  a   d ir ec t  an d   s u b s tan tial   co n n ec tio n   b etwe en   tim e,   tem p er atu r e,   an d   PV output   was n o t   im m ed iately   ev i d en t,   it b ec am e   ap p ar en t th at   tim e   d o es  ex er t  a   co n s id er a b le  in f l u en ce   o n   tem p e r atu r e.   T h is ,   i n   tu r n ,   co n tr ib u tes  to   t h e  co r r elatio n   with   s o lar   r ad iatio n .   As  a   r esu lt,  th e   s tu d y   in c o r p o r ated   t h e  tim e  o f   d ay   as  an   ad d itio n al   in p u t   v a r i ab le,   alo n g s id e  th e   wea th er   p ar am eter s .   I n   th e  cu r r en t  s tu d y ,   en tire   o n e - y ea r   d ata  s et  was  d iv id e d   in to   s ea s o n al  d ata,   f o r   au tu m n   s ea s o n   d ata   co n s id er ed   f r o m   1 st   Octo b er   2 0 2 1   to   3 0 th   No v em b er   2 0 2 1 ,   f o r   win ter   s ea s o n   f r o m   1 st   Dec em b er   2 0 2 1   to   2 8 th   Feb r u ar y   2 0 2 2 ,   f o r   s u m m er   s ea s o n   f r o m   1 st   Ma r ch   2 0 2 2   to   3 1 st   Ma y   2 0 2 2   a n d ,   f o r   r ain y   s e aso n   f r o m   1 st   J u n e   2 0 2 2   to   3 0 th   Sep tem b er   2 0 2 2 .   T h e  d ata   was  s am p led   ev er y   1 5   m in u tes  an d   av er a g ed   o v er   an   h o u r   f o r   th e   p r ed ictio n   o f   m u ltip le  s tep s   ah ea d   with   ea ch   s tep   eq u alin g   to   an   h o u r .   Af ter   d ata  cu r atio n ,   a n d   cl u s ter in g   as  p er   th e  s ea s o n ,   b y   em p lo y i n g   d if f e r en t  s tatis tical   m ac h in e  lear n in g   tech n iq u es,  f o r ec asti n g   o f   th e  s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer   g e n er atio n   f o r   o n 1   h o u r   ah ea d   to   4   h o u r s   ah ea d   w as  ca r r ied   o u t.  T h e   p er f o r m a n ce   o f   th e  s tatis tical   tech n iq u es  co m p ar ed   a n d   b es t  m o d el  o f f er i n g   e n h an ce d   a cc u r ac y   was  d ec i d ed   b ased   o n   th e  p er f o r m an ce   m etr ics co n s id er ed   in   t h e  f o llo win g   s ec tio n .       T ab le  1 .   Descr ip tio n   o f   th e   d at a  co llected   ev er y   1 5   m in u tes a n d   av er a g ed   h o u r ly   f o r   th e  s tu d y   p er i o d .     Ti me   Te mp   H u m   Wd   Ws   R a d   PV out put   C o u n t   2 4 6 0   2 4 6 0   2 4 6 0   2 4 6 0   2 4 6 0   2 4 6 0   2 4 6 0   M e a n   1 2 . 5 0   3 0 . 5 3   5 3 . 4 8   1 2 1 . 0 6   2 . 0 1   3 4 5 . 4 1   7 . 2 7   S td   2 . 8 7   5 . 4 2   2 6 . 9 5   6 6 . 0 5   1 . 9 6   1 8 3 . 0 9   3 . 9 1   M in   8 . 0 0   8 . 8 5   0 . 7 5   1 . 2 5   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 7   2 5 %   1 0 . 0 0   2 7 . 7 8   3 1 . 7 5   7 2 . 7 5   0 . 0 0   1 9 5 . 9 5   3 . 8 7   5 0 %   1 2 . 5 0   3 1 . 3 8   5 0 . 2 5   9 0 . 9 4   1 . 8 0   3 5 1 . 5 0   7 . 3 1   7 5 %   1 5 . 0 0   3 3 . 6 5   7 4 . 7 5   1 8 2 . 2 5   2 . 7 0   5 0 2 . 5 6   1 0 . 6 3   M ax   1 7 . 0 0   4 4 . 8 8   1 0 0 . 0 0   3 3 3 . 5 0   1 2 . 6 0   7 9 8 . 5 0   1 6 . 9 5   * S t u d y   p e r i o d   ( O c t o b e r   2 0 2 1   t o   S e p t e mb e r   2 0 2 2 )   a t   1 5   m i n u t e s’   t i m e   r e s o l u t i o n   a v e r a g e d   h o u r l y           ( a)   ( b )       ( a)   ( b )     Fig u r e  4 .  Dis tr ib u tio n   o f   d if f er en t w ea th er   p ar a m eter s   p r esen ted   in   v io lin   p lo ts :   ( a)   am b ie n t   tem p er atu r e  ( T em p ) ,   ( b )   r ad iatio n   ( R ad ) ,   (c )   h u m id ity   ( Hu m ) ,   an d   ( d )   win d   s p ee d   ( W s )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2553 - 2 5 6 9   2560       Fig u r e  5 .   Hea t m a p   o f   co r r elat io n   co ef f icien ts   o f   in p u t v ar ia b les with   s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer   o u tp u t  ( Pv output )   u s in g   all  o n e - y ea r   d ata       4.   P E RF O RM A NCE  M E T R I C S   T h e  r 2   (R - Sq u ar ed )   co e f f icien t   o f   r eg r ess io n ,   r o o t  m ea n   s q u a r e  er r o r   ( R MSE )   as  in   ( 1 2 )   an d   th e  m ea n   ab s o lu te  p er ce n tag e  er r o r   ( MA PE)   as  in   ( 1 3 )   wer e  ca lcu lated   an d   ar e  u s ed   as  ev alu atio n   cr iter ia  to   v alid ate  th e  er r o r   an d   ass ess   h o w  well  th e  p r o p o s ed   m o d el  is   p e r f o r m in g .   Als o ,   s k ill  s co r e  to o   ca lcu late d   b y   co n s id er ed   o n e   o f   th e  s tatis tical  m o d els as  a   r ef er en ce .   Her e  i n   th is   s tu d y ,   S VR   is   th e  r ef er en ce   m o d el.     R o o t m ea n   s q u ar e  e r r o r   ( R MSE ) :    = √ 1 ∑ | − | = 1   ( 1 2 )     W h en   co n v ey in g   m o d el  p er f o r m an ce   to   in d iv i d u als  with o u t  a  b ac k g r o u n d   in   d ata  an al y s is ,   MA PE   p r o v es  s u p er io r   to   R MSE   d u e  to   its   s im p licity .   E x p r ess ed   as  a  p er ce n tag e,   MA PE  is   m o r e  s tr aig h tf o r war d   an d   u n d er s tan d a b le  f o r   en d   u s er s ,   r en d er in g   it a cc ess ib le  ev en   to   th o s e  u n f a m iliar   with   d ata  co n ce p ts .     Me an   ab s o lu te  p er ce n tag e  er r o r   ( MA PE) :  =   1 ∑ | − | = 1 . 100%   ( 1 3 )     T h er e  is   a  co m m o n   ar g u m e n t th at  m ea s u r es o f   f o r ec ast ac cu r ac y   o u g h t to   b e  p r esen ted   as a   s k ill s co r e   ( 1 4 ) .     Sk ill s co r e  ( SS ) :   = − −   ( 1 4 )     w h e r e     a n d     d e n o t e   t h e   a cc u r a c y   o f   t h e   f o r e c a s ti n g   s y s t e m   b e i n g   e v a l u a t e d   a n d   a   r e f e r e n c e   f o r e c a s ti n g   s y s te m ,   r e s p ec t i v e l y ,   b a s e d   o n   a   s p e c i f i c   m e as u r e .   T h e   q u a n ti ty     r e p r e s e n ts   t h e  p e r s is t e n t   m o d e l   a c c u r a c y   v al u e  o f   t h e   m e a s u r e ;   s i g n i f y i n g   t h e   m e t r i c' s   v a l u e   i f   t h e   o u t c o m e   w e r e   p e r f e c t l y   k n o w n .   W h e n   th e   p e r s i s te n t   m o d e l  a c c u r a c y     i s   e q u a l   t o   ze r o ,   a   d i f f e r e n t   s t a t is ti c a l   m e a s u r e   ca n   b e   u s e d   t o   c o m p a r e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t wo   f o r e c a s t i n g   s y s te m s .   T h is   m e asu r e   i s   d e f i n e d   as   r e l at i v e   s k i l l   s c o r e   ( 1 5 ) ,   a n   a l t e r n a t i v e   t o   a   s k i l l   s c o r e   [ 2 6 ] - [ 2 8 ] .     R elativ e  s k ill s co r e  ( SS ) :   = − −   ( 1 5 )     Fo r   ca lcu latin g   s k ill  s co r e/r el ativ e  s k ill  s co r e  in   th is   wo r k ,   th e  ac cu r ac y   p ar am eter   u s ed   is   MA PE  o v er   its   ad v an tag es a s   m en tio n ed   ab o v e.       5.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   Fig u r e   6   s h o ws  th e  r e g r ess io n   p lo t  f o r   th e  ac tu al  a n d   p r ed icted   v alu es  f o r ec asted   th r o u g h   d if f er e n t   m ac h in e  lear n in g   tech n iq u es  ( SVM,   ANN,   DNN  an d   R F)  f o r   m u ltip le  s tep s   ah ea d   f o r ec asti n g   ( i.e . ,   o n e  h o u r   ah ea d ,   two   h o u r s ,   t h r ee   h o u r s   an d   f o u r   h o u r s   a h ea d   f o r ec asti n g )   o f   s o lar   p h o t o v o ltaic  p o wer   f o r   d if f e r en t   s ea s o n s   o f   a  ty p ical  y ea r   with   a  m en tio n   o f   c o ef f icien t  o f   r eg r ess io n   r 2   v alu es.   T h e  m o d el  h av in g   r 2   v alu es   clo s er   to   o n e   is   th e  ac cu r ate  m o d el.   B ased   o n   th e  v al u es  o f   r 2 ,   all  m o d els  ar e  g iv in g   b est  r es u lts   in   win ter   s ea s o n ,   f o llo wed   b y   s u m m er   a n d /o r   au tu m n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       F o r ec a s tin g   h o u r ly  s h o r t - term so la r   p h o to vo lta ic   p o w er u s in g   ma ch in e   …   ( S r a va n ku ma r   J o g u n u r i )   2561   T ab le  2   c o n tain s   er r o r   m etr ics  f o r   d i f f er en t   f o r ec asti n g   h o r izo n s   an d   v ar io u s   m ac h in e  lear n i n g   m o d els  ( r an d o m   f o r est - RF ,  d ee p   n e u r a l  n etwo r k - DNN,   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k - ANN ,  Su p p o r t  v ec t o r   m ac h i n e - SVM ).   T h e  er r o r   m etr ics u s ed   ar e:   -   r 2   (R - s q u ar ed ) : T h e  s tatis tical  m ea s u r e  th at  r ep r esen ts   th e  p r o p o r tio n   o f   v a r ian ce   in   th e  d e p en d en t v a r iab le  th at  is   p r ed ictab le  f r o m   th e  in d ep en d en t  v a r iab le.   I t  in d icate s   h o w  well  th e  m o d el  f its   th e  d at a.   Hig h er   v alu es  in d icate   a  b etter   f it.   -   Me an   s q u ar e d   e r r o r   ( MSE ) :   I t   m ea s u r es  th e   av e r ag e   s q u ar e d   d if f er en ce   b etwe en   th e   ac tu al  an d   p r e d icted   v alu es.  L o wer   v al u es in d icate   b etter   m o d el  p er f o r m an ce .   -   Me an   ab s o lu te   p er ce n tag e  e r r o r   ( MA PE ) :  I t  m ea s u r es   th e  p er ce n tag e   d if f e r en ce   b etwe e n   th e   ac tu al  a n d   p r ed icted   v al u es.  L o wer   v alu e s   in d icate   b etter   m o d el  p er f o r m an ce .   A  s tep   ah ea d   ( 1   h o u r   ah ea d )   f o r ec asti n g ’ s   p lo ts   s h o wn   i n   F ig u r e  6 ,   f o r   d if f er en t  s ea s o n s .   Du r in g   au tu m n   s ea s o n ,   th e  r 2   v alu es  ar e  0 . 8 8 5 ,   0 . 8 8 5 ,   0 . 8 7 7   an d   0 . 8 4 7   f o r   m o d els  R F,  DNN ,   SVM  an d   ANN,   r esp ec tiv ely .   T h e  R F  m o d el  h a s   th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d el s   o f   th e  s tu d y .   Du r i n g   win ter   s ea s o n ,   th e   r 2   v alu es   ar e  0 . 9 5 5 ,   0 . 9 4 9 ,   0 . 9 4 5   a n d   0 . 9 3 6   f o r   m o d els  R F,  DNN,   SVM  an d   ANN,   r esp ec tiv ely .   T h e  R F  m o d el  h a s   th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d el s   o f   th e  s tu d y .   Du r i n g   s u m m er   s ea s o n ,   th e   r 2   v alu es  ar e  0 . 8 9 7 , 0 . 8 8 2 , 0 . 8 7 6 a n d   0 . 8 6 5   f o r   m o d els  DNN,   ANN,   R F  an d   SVM,   r esp ec tiv ely .   T h e  DNN  m o d el   h as  th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d els  o f   th e  s tu d y .   Du r in g   m o n s o o n   s ea s o n ,   th e   r 2   v alu es  ar e  e x tr em ely   lo w,   b u t  R F  m o d el   h as  th e   h ig h est  v alu e   an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th er   m o d els o f   th e  s tu d y .   T wo   s tep s   ah ea d   ( 2   h o u r s   ah e ad )   f o r ec asti n g ’ s   p lo ts   s h o wn   in   Fig u r e   7 ,   f o r   d if f er e n t  s ea s o n s .   Du r in g   au tu m n   s ea s o n ,   th e  r 2   v alu es  ar e  0 . 8 6 6 ,   0 . 8 3 6 ,   0 . 8 3 4   an d   0 . 8 3 4   f o r   m o d els  R F,  ANN ,   SVM  an d   ANN,   r esp ec tiv ely .   T h e  R F  m o d el  h a s   th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d el s   o f   th e  s tu d y .   Du r i n g   win ter   s ea s o n ,   th e   r 2   v alu es   ar e  0 . 9 2 1 ,   0 . 9 2 1 ,   0 . 9 1 6   a n d   0 . 9 0 6   f o r   m o d els  R F,  SVM,   DNN  an d   ANN,   r esp ec tiv ely .   T h e  R F  m o d el  h a s   th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d el s   o f   th e  s tu d y .   Du r i n g   s u m m er   s ea s o n ,   th e  r 2   v alu es  ar e  0 . 8 4 5 ,   0 . 8 3 8 ,   0 . 8 3 7   an d   0 . 8 2 8   f o r   m o d els  R F,  SV M,   ANN  an d   DNN,   r esp ec tiv ely .   T h e  R F  m o d el  h a s   th e  h ig h est  v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th e r   m o d el s   o f   th e  s tu d y .   Du r i n g   m o n s o o n   s ea s o n ,   t h e  r 2   v alu e s   ar e  0 . 3 1 6 , 0 . 3 1 1 , 0 . 2 9 2   an d   0 . 2 6 0   f o r   m o d els  ANN,   R F,  S VM   an d   DNN.   T h e  ANN  m o d el  h as th e  h ig h est v alu e  an d   p er f o r m s   b etter   th an   th e  o th er   m o d els o f   th e  s tu d y .   Fig u r e  8   illu s tr ates  p lo ts   f o r   T h r ee - h o u r - a h ea d   f o r ec asti n g   ac r o s s   d if f er en t  s ea s o n s .   I n   au tu m n ,   r 2   v alu es  ar e  0 . 8 7 7 ,   0 . 8 6 5 ,   0 . 8 4 4 ,   an d   0 . 8 1 1   f o r   DNN,   R F,  ANN,   an d   SVM  m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   DNN   o u tp er f o r m in g   o th e r s .   W in ter   s h o ws  r 2   v alu es  o f   0 . 9 3 1 ,   0 . 8 9 1 ,   0 . 8 8 8 ,   an d   0 . 8 8 7   f o r   DNN,   R F,  SVM,   an d   ANN   m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   DN N  ag ain   lead in g .   Su m m er   s ea s o n   d ep icts   r 2   v alu es  o f   0 . 8 5 4 ,   0 . 8 3 1 ,   0 . 8 2 8 ,   an d   0 . 8 1 6   f o r   R F,  DNN,   ANN,   an d   SVM  m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   R F  p er f o r m in g   b est.  Mo n s o o n   s ea s o n   p r esen t s   r 2   v alu es  o f   0 . 3 8 4 ,   0 . 3 6 9 ,   0 . 3 2 3 ,   an d   0 . 2 6 0   f o r   ANN,   R F,  DNN,   an d   SVM  m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   ANN  ex h ib itin g   th e   h ig h est p e r f o r m an ce .   I n   Fig u r e  9 ,   p l o ts   f o r   f o u r - h o u r - ah ea d   f o r ec asti n g   ac r o s s   d if f er en t  s ea s o n s   ar e  d is p lay ed .   I n   au tu m n ,   r 2   v alu es  ar e  0 . 8 7 5 ,   0 . 8 7 0 ,   0 . 8 6 8 ,   a n d   0 . 8 6 0   f o r   DNN,   ANN,   R F,  an d   SVM  m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   DNN  d em o n s tr atin g   s u p er io r   p er f o r m an ce .   W in ter   ex h ib its   r 2   v alu es  o f   0 . 8 1 6 ,   0 . 8 1 0 ,   0 . 7 9 1 ,   a n d   0 . 7 7 9   f o r   DNN,   ANN,   SVM,   an d   R F  m o d els  r e s p ec tiv ely ,   with   DNN  lead in g   ag ain .   Du r in g   s u m m er ,   r 2   v alu es  ar e  0 . 8 9 7 ,   0 . 8 8 2 ,   0 . 8 7 6 ,   a n d   0 . 8 6 5   f o r   DNN,   ANN,   SVM,   an d   R F  m o d els   r esp ec tiv ely ,   with   DNN  o u t p er f o r m in g   o th er s .   Mo n s o o n   s ea s o n   s h o ws  r 2   v alu es  o f   0 . 4 0 3 ,   0 . 3 6 8 ,   0 . 3 4 5 ,   a n d   0 . 3 1 7   f o r   ANN,   R F,  DNN ,   an d   SVM  m o d els  r esp ec tiv ely ,   with   ANN  d is p lay in g   th e  h ig h est p er f o r m a n ce .   T h e  m o s t sig n if ican t f in d in g s   f r o m   th e   r esu lts   p r esen ted   ab o v e  ar e:   -   Acr o s s   all  f o r ec asti n g   h o r izo n s   ( 1   to   4   h o u r s   ah ea d )   a n d   s ea s o n s ,   th e  r an d o m   f o r est  ( R F)  m o d el  co n s is ten tly   o u tp er f o r m s   o th e r   m o d els,  ex h ib itin g   h ig h e r   R - s q u ar ed   ( r 2 )   v alu es.  T h is   in d icate s   th at  R F  p r o v id es  a  b etter   f it  f o r   th e   d ata   an d   y ield s   m o r e  ac cu r ate   p r e d ictio n s   co m p ar ed   to   s u p p o r t v ec to r   m ac h i n e  ( SVM) ,   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN) ,   a n d   d e ep   n eu r al  n etwo r k   ( DNN)   m o d els.   -   Seaso n al  v ar iatio n   s ig n if ica n tly   im p ac ts   th e  p er f o r m an ce   o f   th e  m o d els,  with   a u tu m n   an d   win ter   s ea s o n s   g en er ally   r esu ltin g   in   h i g h er   r 2   v alu es  an d   l o wer   er r o r   m etr ics ,   in d icatin g   b etter   p r e d ictab ilit y   an d   ac c u r ac y .   I n   co n tr ast,  th e  s u m m er   s ea s o n   s h o ws  lo wer   r 2   v alu es  an d   h ig h er   er r o r   m etr ics,  wh ile  th e  m o n s o o n   s ea s o n   ex h ib its   th e  lo west  r 2   v alu es   an d   h ig h est  er r o r   m etr ics,  s u g g esti n g   d ec r ea s ed   p r ed ictab ili ty   an d   ac cu r ac y   d u r in g   th ese  p er io d s .   -   Desp ite  th e  ch allen g in g   co n d itio n s   p r esen ted   b y   th e   m o n s o o n   s ea s o n ,   th e  R an d o m   Fo r est  m o d el  co n s is ten tly   d em o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m a n ce ,   h ig h lig h tin g   its   r o b u s tn ess   an d   ef f ec tiv en ess   in   h an d lin g   s ea s o n al  v ar iatio n s   an d   p r o v id i n g   ac cu r ate  f o r ec asts   f o r   s o lar   p h o to v o ltaic  p o wer .   Ad d itio n a lly ,   th e  f in d in g s   u n d er s co r e  t h e  im p o r tan ce   o f   co n s id er in g   s ea s o n al  d y n am ic s   wh en   d ev elo p in g   an d   e v alu a tin g   f o r ec asti n g   m o d els f o r   r en ewa b le  e n er g y   ap p licatio n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2553 - 2 5 6 9   2562     Fo r ec asti n g   o n e  h o u r   ah ea d       Au tu m n     W in ter     Su m m er     Mo n s o o n     ( a)                 r 2 =0 . 8 7 7       r 2 =0 . 9 4 5       r 2 =0 . 8 6 5       r 2 =0 . 2 0 9     ( b )                 r 2 =  0 . 8 4 7       r 2 =  0 . 9 3 6       r 2 =  0 . 8 8 2       r 2 =  0 . 2 1 4     ( c)                 r 2 =  0 . 8 8 5       r 2 =  0 . 9 4 9       r 2 =  0 . 8 9 7       r 2 =  0 . 1 9 1     ( d )                 r 2 =  0 . 8 8 5       r 2 =  0 . 9 5 5       r 2 =  0 . 8 7 6       r 2 =  0 . 2 5 3       Fig u r e  6 .   R eg r ess io n   p l o ts   f o r   ( a)   SVM,   ( b )   ANN,   ( c )   DNN,   an d   ( d )   R F f o r   d if f er en t seaso n s   f o r   o n e  s tep   ah ea d   ( 1   h o u r   ah ea d   f o r ec asti n g )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.