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   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   7 8 6 ~ 7 9 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 7 8 6 - 796           786     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Co mpa ra tive a na ly sis  of multi - o u t put  ma chin e lear ning  mo dels  for so la r irradia n ce and wi nd spee d f o recas ting:  A  c a se study  in  Ta mil Na du, Indi a       S .   S el v i 1 ,   N .   S h a n t h i 2 ,   L a ks hm i   D h a nd a p a ni 3 ,   M .   B h o o p a t h i 4 ,  T .   S a t h is h   K u ma r 5 ,   P .   K a v i t h a 6   1 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 ,   P a n i m a l a r   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   C h e n n a i ,   I n d i a   2 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   S a i r a m   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   C h e n n a i ,   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 ,   A M ET  U n i v e r s i t y ,   C h e n n a i ,   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 ,   C h e n n a i   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   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 ,   S . A .   En g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   C h e n n a i ,   I n d i a   6 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 ,   R . M . K   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   C h e n n a i ,   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   Sep   1 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  2 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   1 1 ,   2 0 2 5       Th e   g ro wi n g   s h a re   o f  win d   a n d   so lar  e n e rg y   h a s  c re a ted   c h a ll e n g e s  in   e lec tri c a l  n e two rk s,  m a in l y   d u e   t o   in term it ten c y ,   flu c t u a ti o n s,  a n d   u n c e rtain ty .   Th e se   issu e s  a ffe c t  p o we r  sy ste m   sta b il it y ,   g rid   o p e ra ti o n s,  a n d   th e   b a lan c e   b e twe e n   su p p l y   a n d   d e m a n d .   To   a d d re ss   t h is,  a c c u ra te  p re d icti o n   o f  so lar  irr a d ian c e   a n d   wi n d   s p e e d   is  c rit ica l  fo r  in te g ra ti n g   re n e wa b le  e n e rg y   i n to   p o we r  sy ste m s.  In   th is  st u d y ,   w e   p ro p o se   a   m u lt i - o u t p u t  m a c h in e   lea rn in g   a p p ro a c h   t o   p re d ict  b o t h   g lo b a l  h o rizo n tal  irrad ian c e   (G HI)  a n d   w in d   s p e e d   sim u lt a n e o u sl y .   T h e   stu d y   u se s  h ist o rica l  m e teo ro lo g ica l  d a ta  o b ta in e d   fro m   th e   Na ti o n a l  S o lar  Ra d iatio n   Da tab a se   (NSRDB)  fo r  Tam il   Na d u ,   In d ia.  S i x   re g re ss io n   a lg o r it h m s :  li n e a r  re g re ss io n ,   g ra d ien t  b o o sti n g ,   ra n d o m   F o re st,  e x trem e   g ra d ien t  b o o sti n g   (X G B),   li g h t  g ra d ie n t  b o o sti n g   m a c h in e   (Li g h tG BM ),   a n d   c a teg o rica l   b o o stin g   (Ca tB o o st)   a re   tes ted   u n d e r  id e n ti c a l  c o n d i ti o n s.  M o d e l  h y p e rp a ra m e ters   we re   tu n e d   u sin g   G rid S e a rc h CV  a n d   Ba y e sia n   o p ti m iza ti o n   t o   e n s u re   ro b u st  p e rfo rm a n c e .   Be fo re   m o d e li n g ,   a  c o m p re h e n siv e   sta ti stica l  a n a l y si s,  in c l u d i n g   i n p u t   fe a tu re   d istri b u ti o n   a n d   c o rre latio n   a n a ly sis,   wa s  c o n d u c ted .   M o d e l  a c c u ra c y   wa s  e v a l u a ted   u si n g   RM S E,   M AE,   a n d   R ²   m e tri c s  o n   b o th   train i n g   a n d   tes ti n g   d a tas e ts.  T h e   re su lt s   sh o we d   t h a t  e n se m b le  tree - b a se d   m e th o d s   o u tp e rfo rm e d   th e   b a se li n e   li n e a r  m o d e l.   Am o n g   th e m ,   Ca tBo o st  p ro d u c e d   th e   b e st  re su lt s  f o r  G HI  p re d ictio n ,   wh il e   ra n d o m   fo re st  d e li v e re d   th e   m o st  re li a b le  win d   sp e e d   fo re c a sts,  d e m o n stra ti n g   str o n g   p re d ictiv e   c a p a b il it y   fo r   re n e wa b le  e n e rg y   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   E n s em b le  lear n in g   Gr ad ien t b o o s tin g   Mu lti - o u tp u t r e g r ess io n   So lar   ir r ad ian ce   f o r ec asti n g   W in d   s p ee d   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 :   S .   Selv i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Pan i m alar   E n g in ee r in g   C o lleg e   C h en n ai ,  T am il   N ad u ,   I n d ia   E m ail:  s elv is elv ar aj@ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   R esear ch   o n   m u lti - o u tp u t  m a ch in e  lear n in g   m o d els  f o r   s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d   f o r ec asti n g   h as  b ec o m e  m o r e  im p o r tan t  i n   r ec en t  y ea r s .   T h is   is   b ec au s e  p o wer   g r id s   ar e  n o w  ta k in g   in   m o r e  r en ewa b le   en er g y ,   an d   it  cr ea tes  p r o b lem s   lik e  in ter m itten cy   an d   v ar iab ilit y   th at  m ak e  b alan cin g   s u p p ly   an d   d em an d   h ar d er   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Ov er   th e  last   d ec ad e,   th er e  h as  b ee n   a  lo t  o f   p r o g r ess   with   en s em b le  le ar n in g   m eth o d s   an d   b o o s tin g   alg o r ith m s   s u ch   as  g r ad ien t  b o o s tin g   r e g r ess o r ,   e x tr em e  g r a d ien t  b o o s tin g   ( X GB )   r eg r ess o r ,  lig h t  g r ad ien t   b o o s tin g   m ac h i n e  ( L ig h tGB M) ,   an d   ca teg o r ical   b o o s tin g   ( C atB o o s t) .   T h ese  m eth o d s   h a v e  s h o w 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       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f m u lti - o u tp u t m a ch in e  lea r n i n g   mo d els fo r   s o la r   ir r a d ia n ce   …   ( S .   S elvi )   787   b etter   ac cu r ac y   in   p r ed ictin g   s o lar   an d   win d   e n er g y   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   At  th e  s am e   tim e,   th e   g l o b al   s o lar   ca p ac ity   g r ew  f ast,  r ea ch in g   8 4 9   GW   in   2 0 2 1 ,   wh ich   s h o ws  wh y   ac c u r ate   f o r ec asti n g   is   n o w   v er y   p r ac tical  f o r   g r id   s tab ilit y   an d   p lan n in g   [ 5 ] .   Ma ch i n e  lear n in g   i s   also   b ein g   u s ed   m o r e  b ec au s e  tr ad itio n al  p h y s ical  o r   s tatis tical  m o d els  o f ten   f ail  to   ca p t u r e  th e  co m p lex   an d   n o n - lin ea r   n atu r e  o f   m eteo r o lo g ical  d ata  [ 6 ] ,   [ 7 ] .   E v en   with   th ese   im p r o v em e n ts ,   th er e  ar e  s till   c h allen g es.  B u ild in g   m o d els  th at  ca n   p r ed ict  b o th   s o lar   ir r ad i an ce   an d   win d   s p ee d   at  th e  s am e  tim e,   an d   d o   it we l l a cr o s s   d if f er e n t w ea th er   co n d itio n s ,   is   n o t   ea s y   [ 8 ] ,  [ 9 ] .   A  l o t o f   ea r lier   s tu d ies   o n ly   lo o k   at  s in g le - o u tp u t m o d els,  o r   th ey   u s e  m o d els with o u t f u ll h y p e r p ar am ete r   tu n in g   o r   f ea tu r e  s elec tio n ,   wh ich   m ak es  th em   less   r eliab le  [ 1 0 ] – [ 1 2 ] .   B u t  r esear ch er s   s till   d o n ’ t  r ea lly   ag r ee   o n   wh ic h   b o o s tin g   m eth o d   wo r k s   t h e  b est.  So m e  p a p er s   s ay   C atB o o s t  is   s tr o n g er   wh en   th er e  ar e  ca te g o r ical  f ea tu r es,  wh ile  o th er s   f o u n d   XGB  o r   L ig h tGB M  g av e  b etter   ac cu r ac y ,   d ep e n d in g   o n   th e   d ataset  o r   ca s e  [ 1 3 ] ,  [ 1 4 ] .   So ,   th er e  is   s till   a  g ap   wh en   it  c o m es  to   p ick in g   a n d   tu n in g   th e  r ig h t  m u lti - o u t p u t  m o d els  f o r   r e n ewa b le  e n er g y   f o r ec asti n g ,   a n d   th is   ca n   im p ac t g r i d   r eliab ilit y   an d   also   th e  o v er all  c o s t [ 1 5 ] .   T h is   r esear ch   is   f r am e d   u n d er   en s em b le  m ac h in e   lear n in g ,   w h er e  s ev er al  b ase  lear n er s   ar e   co m b in ed   to   im p r o v e   p r ed ictio n s   [ 1 6 ] .   Mu lti - o u tp u t   r eg r ess io n ,   wh ic h   m o d els  s ev er al  d ep en d en t  v ar iab les  at  o n ce ,   a n d   b o o s tin g   alg o r ith m s ,   wh ich   iter ativ ely   im p r o v e  wea k   lear n er s   b y   f o cu s in g   o n   h ar d e r   in s tan ce s ,   ar e  th e  k ey   c o n ce p ts   h er e  [ 1 7 ] .   T h e   in ter p l ay   o f   f ea tu r e  s elec tio n ,   h y p e r p ar am eter   tu n in g ,   a n d   m o d el  ar ch itectu r e  f o r m s   th e   b ase  f o r   b u il d in g   r o b u s t  f o r ec asti n g   s y s tem s   th at  ca n   h an d le  th e  s to ch asti c  n atu r e  o f   s o lar   i r r ad ian ce   an d   win d   s p ee d   [ 1 8 ] .   T h e  aim   o f   th is   p a p er   is   to   cr itically   ev alu ate   an d   co m p ar e  t h e  g r ad ien t  b o o s ti n g   r e g r ess o r ,   XGB  r eg r ess o r ,   lin ea r   r eg r ess io n ,   L i g h tGB M  r eg r ess o r ,   an d   C atB o o s t  r eg r ess o r   f o r   m u lti - o u tp u t  f o r ec asti n g   o f   GHI   an d   win d   s p ee d .   B y   p u ttin g   t o g eth er   r ec en t  f in d in g s ,   th is   r ev iew  tr ies  to   clar if y   th e  s tr en g th s   an d   lim itatio n s   o f   th ese  m o d els,  p o in t  o u t  th e  g ap s   in   h y p er p a r am eter   o p tim i za tio n   an d   f ea tu r e  s elec tio n ,   an d   o f f e r   p r ac tic al   in s ig h ts   f o r   r esear ch er s   an d   p r ac titi o n er s   in   r e n ewa b le  en er g y   f o r ec asti n g   [ 1 9 ] .   T h is   wo r k   will  co n tr ib u te  to   im p r o v in g   th e   ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   o f   r e n ewa b le  e n er g y   in teg r atio n   in to   p o wer   s y s tem s .   Un lik e  ea r lie r   en s em b le - b ased   s tu d ies,  th is   wo r k   f o c u s es  o n   a  s in g le  m u l ti - o u tp u t  m o d el  th at  p r e d icts   b o th   GHI   an d   win d   s p ee d   to g eth er ,   in s tead   o f   b u il d in g   s ep ar ate  m o d els  f o r   ea ch   [ 2 0 ] .   I t  also   u s es  ex p lain ab le  AI   to o ls   lik e  SHAP  an d   L I ME   to   s h o w  h o w  d if f er en t  wea th er   f ea tu r es  in f lu en ce   th e  p r ed ictio n s ,   wh ich   is   s o m eth in g   m an y   ea r lier   s tu d ies  d id   n o t  in cl u d e.   B y   c o m b in in g   j o in t  p r ed ictio n ,   i n ter p r etab ilit y ,   an d   d etailed   m o d e l  co m p ar is o n ,   th is   r esear ch   ad d s   a  clea r   p r ac tical  im p r o v em e n t a n d   o r ig i n ality   to   r en ewa b le  e n er g y   f o r ec asti n g .       2.   M E T H O DO L O G Y   T h e  v ar io u s   s tep s   in v o lv ed   ar e   s h o wn   in   Fig u r e   1.   T h e  d ata s et  f o r   th is   s tu d y   was  o b tain ed   f r o m   t h e   NSR D B ,   m an ag ed   b y   th e  Nat io n al  R en ewa b le  E n er g y   L ab o r ato r y   ( NR E L ) ,   USA.   Fo r   th is   wo r k ,   r ec o r d s   f o r   2 0 2 0   wer e  ex tr ac te d   f o r   th e  s tate  o f   T am il  Nad u ,   I n d ia,   co v er in g   g eo g r ap h ic  co o r d in ates b etwe en   8 °0 4 ′N   an d   1 3 °3 5 ′N  latitu d e   an d   7 6 °1 4 ′E   an d   8 0 °2 1 ′E  l o n g itu d e.   T h e  d ataset  p r o v id ed   h o u r ly   m ea s u r em en ts   o f   GHI   an d   win d   s p ee d ,   alo n g   with   s u p p o r tin g   m ete o r o lo g ical  p ar am e ter s   s u ch   as  air   tem p er atu r e,   r elativ e  h u m i d ity ,   p r ess u r e,   an d   clo u d   c o v er .   T h ese  p ar am eter s   s er v ed   as  th e   i n p u t  s et  f o r   m o d el   tr ain in g   an d   p r e d ictio n   task s .   Fig u r e   2   s h o ws   th e  m o n th ly   av er ag es  o f   GHI   an d   win d   s p ee d   in   T am il  Nad u   f o r   2 0 2 0 .   GHI   p ea k s   d u r in g   th e   s u m m er   m o n th s   ( Ma r ch – Ma y ) ,   wh ile  win d   s p ee d   r is es  in   th e  m o n s o o n   s ea s o n   ( J u n e – Sep te m b er ) .   I n ter esti n g ly ,   th e  two   r eso u r ce s   f o llo w  o p p o s ite  r h y th m s .           Fig u r e   1.   Me th o d o lo g y       2 . 1 .     Da t a   pre - pro ce s s ing   T o   k ee p   t h e  d ataset  co n s is ten t  an d   r eliab le,   we  a p p lied   s ev er al  p r e - p r o ce s s in g   s tep s .   Sh o r t  g ap s   in   th e   d ata  wer e  f illed   u s in g   lin ea r   in ter p o latio n ,   wh ile  lo n g er   m is s in g   in ter v als  wer e  lef t  o u t  o f   th e   a n aly s is .   T o   ex p lo r e  th e  r elatio n s h i p   b etwe en   in p u t  f ea tu r es  an d   th e  tar g et  v ar iab les  ( GHI   an d   win d   s p ee d ) ,   a  co r r elatio n   h ea t  m ap   was  p lo tted   an d   s h o wn   in   Fig u r e   3 .  T h is   f ig u r e  s h o ws  th e  lin ea r   co r r elatio n   am o n g   th e  v a r iab les  in   th e  d ataset.   Mo s t  o f   th e   in p u t  f ea tu r es  o n l y   h a v e  wea k   o r   m o d er ate  c o n n ec tio n s   wi th   o n e  an o th er .   T h e   GHI   r is es  with   tem p er atu r e  ( 0 . 7 3 )   b u t  f alls   with   r elativ e  h u m id ity   an d   s o lar   ze n ith   a n g le.   W in d   s p ee d   h as  a  p o s itiv e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   786 - 796   788   co r r elatio n   with   b o th   tem p er atu r e  an d   GHI ;   o n   t h e  o th e r   h an d ,   it  h as  a  n eg ativ e   co r r elatio n   with   r elativ e   h u m id ity   a n d   s o lar   ze n ith   an g le.   T h e  tim e - b ased   f ea tu r es ,   s u ch   as  h o u r   an d   d ay   o f   t h e  y ea r ,   d em o n s tr ate  h ig h   co r r elatio n   with   s o lar   ze n ith   a n g le,   wh ich   is   ex p ec ted   s in ce   t h ey   ca p tu r e  d aily   a n d   s ea s o n al   p atter n s .           Fig u r e   2.   T h e   m o n th ly   a v er ag es o f   GHI   an d   win d   s p ee d           Fig u r e  3 .   C o r r elatio n   h ea tm a p       Ov er all,   tem p er atu r e,   r elativ e  h u m id ity ,   an d   s o lar   ze n ith   an g le  ar e  th e  m o s t  in f lu en tial  v ar iab les  f o r   GHI ,   wh er ea s   tem p er atu r e  an d   h u m id ity   in f l u en ce   win d   s p ee d .   Ou tlier s   in   GHI   an d   win d   s p ee d   wer e  d etec ted   u s in g   b o t h   z - s co r e   th r esh o ld s   an d   in ter q u ar tile  r a n g e  ( I QR )   an aly s is ,   en s u r in g   th at   ex tr em e  an o m alies  d id   n o t   s k ew  th e  m o d els.  I n   ad d itio n ,   we  also   cr ea ted   tim e - b ased   f ea tu r es su ch   as  h o u r   o f   d a y ,   d ay   o f   y ea r ,   a n d   m o n th   to   ca p tu r e  d aily   an d   s ea s o n al  v ar iatio n s   in   s o lar   an d   win d   p atter n s .   Fin ally ,   all  n u m e r ical  f ea tu r es  wer e  s tan d ar d ized   u s in g   z - s co r e  n o r m aliza tio n ,   en s u r in g   th at  d if f er en ce s   in   f ea tu r e  s ca le  d id   n o t  af f ec t  m o d el   p er f o r m an ce .   Fig u r e  4   s h o ws   th e  s tatis tical  an aly s is   o f   th e  in p u t f ea tu r es.  T h e  f ea tu r e  d is tr i b u tio n   p lo ts   s h o wn   in   Fig u r e   4   wer e  a n aly ze d   t o   e x am in e  th e  s tatis tical  p r o p e r ties   o f   in p u t  v ar iab les.  So m e  v ar i ab les ,   s u ch   as  GHI ,   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       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f m u lti - o u tp u t m a ch in e  lea r n i n g   mo d els fo r   s o la r   ir r a d ia n ce   …   ( S .   S elvi )   789   d is p lay ed   Sk ewe d   d is tr ib u tio n s   an d   wer e  n o r m alize d   to   s ta b ilize   v ar ian ce .   W h ile  cy clica l  f ea tu r es  lik e  h o u r   an d   m o n t h   wer e  tr an s f o r m ed   i n to   s in e  an d   co s in e  co m p o n e n ts   to   p r eser v e  p er io d icity .   T h e s e  tr an s f o r m atio n s   allo wed   th e  m o d els to   ca p tu r e  b o th   d i u r n al  an d   s ea s o n al  v ar i atio n s .           Fig u r e  4 .   Statis tical  an aly s is   o f   th e  in p u t  f ea tu r es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   786 - 796   790   2 . 2 .     P r o blem   f o rm ula t io n  a nd   m o del selec t io n   T h e   f o r e c a s t i n g   t as k   w a s   f r a m ed   a s   a   m u lt i - o u t p u t   r e g r es s i o n   p r o b l e m ,   w h e r e   b o t h   G H I   a n d   w i n d   s p ee d   w e r e   p r e d i c t e d   s i m u l t a n e o u s l y .   F r a m i n g   i t   t h is   w a y   al l o w e d   t h e   m o d e l s   t o   c a p t u r e   p o t e n ti a l   co r r e l a t i o n s   b e tw e e n   s o l a r   i r r a d ia n c e   a n d   w i n d   s p e ed ,   w h i c h   f r e q u e n t l y   c o e x is t   i n   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y s t e m s .   S ix   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l s   we r e   e v al u a t e d .   T h is   s tu d y   c o v e r s   b o t h   a  s i m p l e   b as e l in e   m o d e l   a n d   a d v a n c e d   e n s e m b l e   m e t h o d s .   L i n e ar   r e g r e s s i o n   ( L R )   w a s   c h o s e n   a s   a   b a s e l i n e   m o d e l ,   a s   it   a s s u m e s   a   l i n e a r   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   i n p u t   a n d   o u t p u t s   a n d   t h u s   p r o v i d e s   a   p o i n t   o f   c o m p a r i s o n   f o r   m o r e   c o m p l e x   m o d e l s .   T o   c a p t u r e   n o n - l i n ea r   d e p e n d e n c i e s ,   e n s e m b l e  a p p r o a c h e s   w e r e   e m p l o y e d .   R an d o m   f o r e s t   ( R F )   c o n s t r u ct s   m u l t i p l e   d e c is i o n   t r e es   o n   r a n d o m   s u b s e ts   o f   d a t a   a n d   f e a t u r e s ,   t h e n   a v e r a g es   t h ei r   p r e d i c t i o n s ,   m a k i n g   i t   r o b u s t   t o   n o i s e   a n d   e f f e c ti v e   f o r   n o n - l i n e ar   p a t t e r n s .   B o o s ti n g   m e t h o d s   we r e   al s o   i n c l u d e d .   G r a d i e n t   b o o s t i n g   r e g r es s o r   ( G B R )   b u il d s   m o d el s   s te p   b y   s t e p ,   w h e r e  e a c h   n ew  m o d e l   f i x e s   t h e   m i s t a k e s   o f   t h e   e a r l i e r   o n e ,   w h i c h   h e l p s   i m p r o v e   a c c u r a c y .   E x t r e m e   g r a d i e n t   b o o s t i n g   ( X GB o o s t)   i s   a  f a s t e r   a n d   s t r o n g e r   v e r s i o n .   I t   p r e v e n t s   o v e r f i t ti n g   u s i n g   r e g u l a r i z a ti o n ,   w o r k s   w el l   w i th   m i s s i n g   d a ta ,   a n d   t r a i n s   f a s te r   b y   u s i n g   p a r al l el   p r o c e s s i n g .   L i g h t   g r a d i e n t  b o o s t i n g   m a c h i n e   ( L i g h tG B M )   u s e s   a   s p e ci a l   w a y   o f   g r o w i n g   t r e e s   t h a t   m a k es   it   b o th   f a s t   a n d   m e m o r y - e f f i c ie n t ,   esp e c i a l l y   w h e n   t h e   d a t a  h a s   m an y   f e a t u r e s .   Fi n a l l y ,   c a t e g o r i c a l  b o o s t i n g   ( C a tB o o s t)   w a s   s el e c t e d   b ec a u s e  i t  c a n   h a n d l e   c a t e g o r i c al   f e at u r e s   d i r e c t l y   wi t h o u t   h e a v y  p r e - p r o c e s s i n g ,   w h il e   a ls o   c o n tr o l l i n g   o v e r f i t t i n g   a n d   g i v i n g   a  r e l i a b l e   p r e d i ct i o n .       2 . 3 .     E v a lua t i o n o f   m a chine le a rning   m o dels   T h e   d ataset  was  s p lit  in to   two   p ar ts ,   wh er e  7 0 %  was  u s ed   f o r   tr ain in g   t h e  m o d el  a n d   th e  r em ain in g   3 0 % f o r   v alid atio n .   T h e  v alid a tio n   p ar t h el p s   th e  m o d el  test   d if f er en t  h y p er p ar am eter   s etti n g s   f r o m   t h e  Scik it - lear n   lib r ar y   b e f o r e  f in alizin g   th e  b est  co n f ig u r a tio n .   T e m p o r al  h o l d o u t  v alid atio n   was  p er f o r m ed ,   wh e r e   tr ain in g   u s ed   J an – Oct  d ata   an d   test in g   co v e r ed   N o v – Dec   2 0 2 0   t o   en s u r e   tem p o r al  g e n er aliza tio n .   So m e  o f   th ese  m o d els  ca n n o t  d ir ec tly   p r ed ict  m u ltip le  o u tp u ts ,   s o   we  u s ed   th e  m u lti - o u tp u t   r eg r e s s o r   wr ap p er   wh en   n ec ess ar y .   T o   im p r o v e  g e n er aliza tio n   an d   f air   co m p ar is o n ,   h y p er p a r am eter   tu n in g   was  p er f o r m ed   u s in g   a   co m b in atio n   o f   G r id Sear ch C V  an d   B ay esian   o p tim izatio n ,   with   cr o s s - v alid atio n .   Hy p er p ar am eter   tu n in g   was   p er f o r m ed   u s in g   1 0 - f o ld   c r o s s - v alid atio n   with   b o th   Gr id Sear ch C V  an d   B ay esian   o p tim izatio n .     2 . 4 .     P er f o r m a nce  m e t rics     T h e  p r ed ictiv e  ac cu r ac y   o f   th e  m ac h in e  lear n in g   m o d els  w as  ev alu ated   u s in g   v ar io u s   p er f o r m a n ce   m etr ics   [ 2 1 ] ,   wh ich   in d icate   h o w  well  th e  p r ed icted   o u t p u ts   co r r esp o n d   to   t h e  o b s er v ed   v alu es  d er iv ed   f r o m   th e  in p u t  f ea tu r es  [ 2 2 ] .   T h e   co ef f icien t  o f   d eter m in atio n   ( R ²)   r ep r esen ts   th e   p r o p o r tio n   o f   v ar ian c e  in   th e   d ep en d e n t  v ar ia b le  ex p lain e d   b y   th e  i n d ep e n d en t  v ar iab les  [ 2 3 ] .   Valu es  a p p r o a ch in g   1   s ig n if y   a  h ig h er   lev el   o f   ag r ee m en t  b etwe en   th e  p r e d icted   an d   ac tu al  r esu lts .   In   ( 1 )   g iv es  th e  f o r m u la  f o r   ca lcu latin g  th e  R ²  v alu e  [ 2 4 ] .   T h e   MA E   ev alu ates  th e   av er ag e   d ev iatio n   o f   p r ed ictio n s   f r o m   ac tu al   v alu es   [ 2 4 ] .   T h e  f o r m u la   f o r   MA E   is   g iv en   b y   ( 2 ) .   T h e  n ex t  m etr i c ,   R MSE ,   i s   g iv en   in   ( 3 )   [ 2 5 ] .   I t  s q u ar es   th e  d if f er en ce s   b ef o r e  av er ag in g ,   wh ich   m o r e  s ev er ely   p en alize s   h ig h er   er r o r s   [ 2 5 ] .   B ec au s e  o f   th i s ,   R MSE   is   m o r e  s en s itiv e  to   o u tlier s .   A  s m aller   R MSE   r ef lects  b etter   p r ed ictio n   p e r f o r m an ce   [ 2 5 ] .   C o llectiv ely ,   th ese  m etr ics  o f f er   a   d et ailed   ass ess m en t  o f   m o d el  ef f ec tiv e n ess   an d   allo w   f o r   m ea n in g f u l c o m p ar is o n s   a cr o s s   d if f er en t a lg o r ith m s   an d   d atasets   [ 2 5 ] .     2 = 1 − ∑ ( − (   ̂ )       = 1 ∑ ( −         ̅ ) = 1   ( 1 )     = 1   ∑ ⌈ −   ̂ ⌉ = 1   ( 2 )       = 1 √ ∑ ( −   ̂ ) 2   ( 3 )       3.   SH AP   B AS E D  E VAL UAT I O N   T h e  Sh ap ley   ad d itiv e  ex p lan at io n s   ( SHAP)  f r am ewo r k ,   p r o p o s ed   b y   L u n d b er g   an d   L e e   [ 2 0 ] ,   ad ap ts   co o p er ativ e   g am e   th e o r y   an d   i s   n o w  wid el y   u s ed   to   in ter p r et   m ac h in e   lear n i n g   m o d els  [ 2 1 ] .   I n   th is   p lo t,  t h e  x - ax is   r ep r esen ts   SHAP  v alu es,  th e  y - a x is   lis ts   f ea tu r es  in   o r d e r   o f   im p o r tan ce ,   an d   a  c o lo r   g r a d ien t  in d icate s   th e   u n d er ly i n g   f ea tu r e   v alu es.  T o   g ain   in s ig h ts   in to   h o w  d if f e r en t  f ea tu r es  co n tr ib u te  to   th e  m o d el,   SHAP  an aly s i s   was a p p lied   to   th e  b est - p e r f o r m in g   m o d el  f o r   GHI   an d   win d   s p ee d   p r ed ictio n .   Fo r   th e  GHI   p r ed ictio n ,   th e  C atB o o s t  m o d el  g av e  th e  b est  ac cu r ac y .   T h e  SHAP  r esu lt s   s h o wn   in   Fig u r es  5 ( a)   an d   5 ( b )   s h o w   th at  s o lar   ze n ith   an g le  is   th e  m o s t  im p o r tan t  f ea tu r e,   f o llo wed   b y   d ew  p o in t  a n d   r elativ e  h u m id ity .   W in d   d ir ec tio n ,   p r ess u r e ,   a n d   tem p er at u r e   h ad   m u ch   less   co n tr ib u tio n   i n   co m p ar is o n .   T h e   b est  p er f o r m in g   m o d el   f o r   win d   s p ee d   p r e d ictio n   is   r an d o m   f o r est ,   an d   th e   SHAP  s u m m ar y   p lo t   is   s h o wn   i n   Fig u r e s   6 ( a)   an d   6 ( b ) .   T h e  r esu lt  s h o ws  th at  s o lar   ze n ith   an g le  an d   r elativ e  h u m id ity   ar e   th e  m o s t  i n f lu en tial   p r ed icto r s ,   f o llo we d   b y   win d   d ir ec tio n   an d   d ew  p o in t .   Pre s s u r e  an d   tem p er at u r e  h a d   a  r elativ ely   s m aller   ef f ec t.   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       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f m u lti - o u tp u t m a ch in e  lea r n i n g   mo d els fo r   s o la r   ir r a d ia n ce   …   ( S .   S elvi )   791   3 . 1 .     L o ca l int er pret a ble  m o del - a g no s t ic  ex pla na t io ns   ( L I M E )   Fig u r es  7 ( a)   an d   7 ( b )   s h o w   th e   L I ME   l  f o r   GHI   an d   win d   s p ee d   p r ed ictio n s .   Fo r   th e  GHI   m o d el  u s in g   C atB o o s t,  th e  p r ed icted   v alu e  was  3 . 9 2   with in   a  p o s s ib le  r an g e  o f   0 . 2 6   to   5 . 8 6 .   So lar   ze n it h   an g le  with   a  v alu e   o f   1 1 5 . 2 4   h a d   th e  s tr o n g est n e g ativ e  im p ac t o n   th e  p r e d ictio n .   Fo r   th e  win d   s p ee d   m o d el  u s in g   r an d o m   f o r est,  th e  p r e d icted   v al u e  was  1 . 1 5   in   a  r a n g e  f r o m   0 . 5 6   to   5 . 1 1 .   T h ese  r esu lts   ex p lain   h o w  d if f er en t  atm o s p h er ic   v ar iab les af f ec t th e  lo ca l  p r ed i ctio n s   o f   b o t h   GHI   an d   win d   s p ee d   m o d els.           ( a)   ( b )     Fig u r e  5 .   SHAP - b ased   f ea tu r e   im p o r tan ce   a n aly s is   f o r   g l o b a l h o r izo n tal  ir r ad ian ce   ( GHI ) :    ( a)   ab s o lu te  m ea n   SHAP v alu es   an d   ( b )   g lo b al   SHAP v alu e s           ( a)   ( b )     Fig u r e  6 .   SHAP - b ased   f ea tu r e   im p o r tan ce   a n aly s is   f o r   win d   s p ee d :   ( a)   ab s o lu te   m ea n   an d   ( b )   g lo b al  SHAP v alu es       ( a)     ( b )       Fig u r e  7 .   L I ME   ex p la n atio n :   ( a)   f o r   GHI   ( C atB o o s t)   an d   ( b )   f o r   win d   s p ee d   ( r a n d o m   f o r est )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   786 - 796   792   4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   4 . 1 .     P er f o r m a nce   T h is   s tu d y   e v alu ated   s ix   m ac h in e  lear n in g   m o d els  u n d er   a   m u lti - o u tp u t   r eg r ess io n   f r a m ewo r k ,   wh er e   b o th   GHI   an d   win d   s p ee d   wer e  f o r ec asted   s im u ltan eo u s ly .   T h e   r esu lts   s h o wn   in   T ab le  1   r ev ea l   th at  en s em b le  tr ee - b ased   m et h o d s   c o n s is ten tly   o u t p er f o r m ed   th e  b aselin e  l in ea r   m o d el.   Fo r   GHI   f o r ec asti n g ,   C atB o o s t  g av e   th e  s tr o n g est  p er f o r m a n ce ,   ac h iev in g   th e  lo west  n o r m alize d   R MSE   ( 3 1 . 5 %)  an d   n MA E   ( 1 6 . 1 %),   alo n g   with   th e  h ig h est R ²  ( 0 . 9 4 6 ) .   L ig h tG B M  an d   XGBo o s t a l s o   p er f o r m ed   well,   b o th   with   R ²  v alu es a b o v e  0 . 9 4 ,   th o u g h   s lig h tly   b eh in d   C atB o o s t.  B y   co n tr ast,  lin ea r   r e g r ess io n   s h o w ed   p o o r   p e r f o r m an ce ,   with   a n   n R MSE   ex ce ed in g   6 3 %,  co n f ir m in g   its   in ab ilit y   to   ca p tu r e   th e  n o n lin ea r   n atu r e   o f   GHI   d ata.   Fo r   win d   s p ee d   p r ed ictio n ,   r an d o m   f o r est  d eliv er e d   th e   m o s t  r eliab le  ac cu r ac y ,   with   an   n R MSE   o f   2 9 . 2 %  a n d   R ²  o f   0 . 6 7 .   B o o s tin g   m o d els  s u ch   as   XGBo o s t  an d   L ig h tGB M  ac h iev ed   co m p ar a b le  r esu lts ,   b u t  th e  r an d o m   f o r est  p r o v ed   m o r e  s tab le  f o r   th is   v ar iab le.   T h is   in d icate s   th at  wh ile  a  s in g le  m u lti - o u tp u t  f r am ewo r k   was  u s ed ,   d if f e r en t  m o d els  ca p tu r ed   p atter n s   b etter   f o r   d if f er en t   tar g ets:   C atB o o s t  ex ce lled   f o r   G HI ,   wh er ea s   r an d o m   f o r est  wa s   m o r e   s u itab le  f o r   win d   s p ee d .       T ab le   1 .   Per f o r m an ce   m etr ics o f   th e  ML   m o d el   M o d e l   G H I   m e t r i c s   W i n d   s p e e d   me t r i c s   n R M S E  ( %)   n M A E  ( %)   R²   n R M S E  ( %)   n M A E  ( %)   R²   Li n e a r   r e g r e s si o n   6 3 . 8 3   5 2 . 6 3   0 . 7 7 9   4 1 . 0 9   3 2 . 4 3   0 . 3 5 5   R a n d o m  f o r e s t   3 2 . 4 7   1 5 . 8 7   0 . 9 4 3   2 9 . 2 3   2 1 . 2 4   0 . 6 7 3   G r a d i e n t   b o o s t i n g   3 2 . 4 4   1 6 . 1 3   0 . 9 4 3   3 0 . 7 8   2 3 . 2 4   0 . 6 3 8   X G B o o st   3 2 . 4 3   1 6 . 5 8   0 . 9 4 3   3 0 . 6 2   2 2 . 9 7   0 . 6 4 2   Li g h t G B M   3 1 . 9 3   1 6 . 3 2   0 . 9 4 5   3 0 . 1 4   2 2 . 5 6   0 . 6 5 3   C a t B o o s t   3 1 . 5 8   1 6 . 1 6   0 . 9 4 6   3 1 . 3 2   2 2 . 6 3   0 . 6 2 5       4 . 2 .     T em po r a l  v a lid a t io n  a nd   m o del st a bil it y   T o   v e r if y   t h e  tem p o r al  r o b u s tn ess   o f   m o d els,  a  tim e - awa r e  v alid atio n   s tr ateg y   u s in g   tim e s er ies  s p lit   was  ad o p ted .   Fig u r e  8   p r esen ts   th e  R MSE   o b tain ed   ac r o s s   f iv e  r o llin g   tim e - b ased   f o ld s   f o r   b o th   GHI   an d   win d   s p ee d .   Ho u r ly   er r o r   an aly s is   is   s h o wn   in   Fig u r e  9 .   R ev ea led   h ig h er   p r e d ictio n   er r o r s   d u r in g   ea r ly   m o r n in g   an d   late  ev en in g ,   an d   m in im al  d e v i atio n s   ar o u n d   m id d ay .   W in d   s p ee d   s h o wed   s im ilar   d iu r n al   tr en d s ,   with   m o d er ate  er r o r s   d u r in g   tr an s itio n   p er io d s .   Ov er all,   th e   m o d els  p er f o r m ed   m o s t  co n s is ten tly   d u r in g   s tab le  m id d a y   co n d itio n s .           Fig u r e  8 .   T e m p o r al  v alid atio n   r esu lts   s h o win g   R MSE   ac r o s s   f iv e  r o llin g   tim e - b ased   f o ld s       4 . 3 .     Ro llin g - o rig in f o re ca s t   a nd   un ce rt a inty   beha v io r   A  r o llin g - o r ig in   v alid atio n   te s t  was  co n d u cted   to   ass ess   m o d el  ad ap ta b ilit y   to   s eq u e n tial  d ata  an d   f o r ec ast  u n ce r tain ty .   As  s h o wn   in   Fig u r e  1 0 ,   th e   ac tu al  a n d   p r ed icted   GHI   v alu e  f o llo ws  s im ilar   tem p o r al   tr en d s   with   o n ly   m in im al  lag .   T h e  s h ad ed   r eg io n s   ( ± 1 0 %)  r ep r esen t  an   ap p r o x im ate  u n ce r tain ty   b an d ,   in d icatin g   th e   m o d el’ s   ex p ec te d   p r e d ictio n   v ar iab ilit y .     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       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f m u lti - o u tp u t m a ch in e  lea r n i n g   mo d els fo r   s o la r   ir r a d ia n ce   …   ( S .   S elvi )   793       Fig u r e  9 .   Ho u r ly   a b s o lu te  er r o r   d is tr ib u tio n   f o r   GHI   a n d   win d   s p ee d           Fig u r e  1 0 .   R o llin g - o r i g in   GHI   f o r ec ast co m p a r in g   ac t u al  an d   p r ed icted   v alu es with   ± 1 0   % u n ce r tain ty   b an d       5.   CO NCLU SI O N   I n   s u m m a r y ,   t h e  s tu d y   d em o n s tr ated   th at  C atB o o s t  is   th e  m o s t  ef f ec tiv e  m o d el  f o r   GHI   p r ed ictio n ,   wh ile  r an d o m   f o r est  wo r k s   b est  f o r   win d   s p ee d   f o r ec asts .   T h ese  f in d in g s   h ig h lig h t  th e   v alu e  o f   en s em b le  ap p r o ac h es  f o r   r en ewa b le  en e r g y   f o r ec asti n g ,   esp ec ially   wh en   co m p ar e d   to   s im p le  lin ea r   m o d els.  T h e  u s e  o f   SHAP  an d   L I ME   p r o v i d ed   ex t r a  tr an s p ar en c y ,   s h o win g   w h ich   f ea tu r es  in f lu e n ce   p r e d ictio n s   th e  m o s t.  Desp ite  a  f ew  lim itatio n s ,   th e  wo r k   co n f ir m s   th at  m ac h in e  lear n i n g   m o d els ca n   p r o v id e  ac cu r ate  f o r ec asts   o f   s o lar   an d   win d   en er g y ,   o f f er i n g   u s ef u l  i n s ig h ts   f o r   g r id   o p er ato r s   an d   p lan n er s   to   m an ag e   r en ewa b le   en er g y   in teg r atio n   m o r e  e f f ec tiv ely .   Alth o u g h   th e  m o d els   p er f o r m ed   well  o v er all,   s o m e  lim itatio n s   s h o u ld   b e  n o ted .   T h e  d ataset  was  r estricte d   to   a   s in g le  y ea r   ( 2 0 2 0 )   f r o m   T am il  Nad u ,   w h ich   m ay   lim it  g e n er aliza tio n   to   o th e r   r eg io n s   o r   clim atic  co n d itio n s .   On ly   s tan d ar d   m eteo r o lo g ical  v ar iab les  wer e  co n s id er ed ;  in cl u d in g   ad d itio n al  p r ed icto r s   s u ch   as c lo u d   c o v er   o r   ae r o s o l   d ata  c o u ld   en h a n ce   ac c u r ac y .   T h e  d ata s et  was a ls o   lim ited   t o   h o u r ly   r eso lu tio n ,   wh ile  g r id   o p er ato r s   o f te n   r eq u ir e  f in er   in ter v als  ( e. g . ,   1 0 – 1 5   m in u tes).   Fin ally ,   s in ce   th e  m o d els  wer e  v alid ated   o n   o n e   d ataset,   th eir   tr an s f e r a b ilit y   to   o th er   clim ates sti ll n ee d s   f u r th er   test in g .   Fo r   f u tu r e  wo r k ,   th is   f r am ew o r k   ca n   b e  e x ten d ed   t o   in co r p o r ate  d ee p   lear n i n g   ar ch itectu r es  s u ch   as   L STM ,   C NN,   o r   h y b r id   p h y s ic s   ML   m o d els  m ay   ca p tu r e  lo n g er   tem p o r al  d ep e n d en cies  an d   s p atial  co r r elatio n s   m o r e  ef f ec tiv ely .   A d d itio n all y ,   p r o b ab ilis tic  o r   q u a n tile  r e g r ess io n   m eth o d s   co u ld   h elp   q u an tify   p r e d ictio n   u n ce r tain ty   an d   im p r o v e  f o r e ca s t  r eliab ilit y   u n d er   f lu ctu atin g   m eteo r o lo g ical  co n d itio n s .   Fin ally ,   alig n in g   f o r ec asti n g   p r ac tices  with   in ter n atio n al  s tan d ar d s ,   s u ch   as  I E C   6 1 7 2 4   ( PV  p er f o r m an c e  m o n ito r in g ) ,   I SO  1 4 0 6 4   ( GHG  r ep o r tin g ) ,   an d   I E E E   2 0 3 0 . 9   ( r en ewa b le   f o r ec asti n g   g u id elin es)  will  en s u r e  th at  th e  p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   r em ain s   co m p atib le  with   g lo b al  e n er g y   f o r ec as tin g   an d   g r id   c o m p lian ce   f r am ewo r k s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   786 - 796   794   F UNDING   I NF O R M A T I O N   No   f u n d in g   r ec ei v ed .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th e  C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   S .   Selv i   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓       ✓     N .   Sh an t h i     ✓         ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓       L ak s h m i D h an d a p an i   ✓     ✓   ✓       ✓       ✓   ✓     ✓   ✓   M.   B h o o p ath i     ✓   ✓       ✓     ✓     ✓     ✓       T.  Satis h   Ku m ar   ✓     ✓   ✓   ✓       ✓     ✓   ✓       ✓   P .   Kav ith a   ✓         ✓   ✓     ✓     ✓     ✓     ✓     C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h e  au th o r s   d ec lar e  th at  th e y   h av e  n o   co n f licts   o f   in ter est.       I NF O RM E D  CO NS E N T   T h e  au th o r s   co n f ir m   th at  in f o r m ed   co n s en t w as o b tai n ed   f r o m   all  in d iv id u als in clu d ed   in   th is   wo r k .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e  au th o r s   co n f ir m   th at  th e  d ata  s u p p o r tin g   th is   s tu d y ' s   f in d in g s   ar e  av ailab le  with in   th e   a r ticle.       RF E RE NCE S   [ 1 ]   T .   C h a u d h a r i ,   A .   Jo sh i ,   D .   B h a r t i ,   P .   C h a v a n ,   M .   K .   D e s h mu k h ,   a n d   P .   B h a l g a t ,   “ A   c o mp a r a t i v e   s t u d y   o f   e n se mb l e   l e a r n i n g   m o d e l s  f o r   a c c u r a t e   s o l a r   i r r a d i a n c e   f o r e c a st i n g , ”   i n   8 t h   I EE E  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   S y st e m   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   f o r   S u st a i n a b l e   S o l u t i o n s ,   C S I T S S   2 0 2 4 ,   2 0 2 4   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C S I T S S 6 4 0 4 2 . 2 0 2 4 . 1 0 8 1 6 8 1 7 .   [ 2 ]   M .   S .   A l a m ,   F .   S .   A l - I s m a i l ,   M .   S .   H o s sa i n ,   a n d   S .   M .   R a h m a n ,   “ En s e mb l e   ma c h i n e - l e a r n i n g   mo d e l s   f o r   a c c u r a t e   p r e d i c t i o n   o f   s o l a r   i r r a d i a t i o n   i n   B a n g l a d e sh , ”   P ro c e ss e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / p r 1 1 0 3 0 9 0 8 .   [ 3 ]   M .   A b u mo h sen ,   A .   Y .   O w d a ,   M .   O w d a ,   A .   A b u mi h s a n ,   a n d   L.   S t e r g i o u l a s ,   “ F o r e c a st i n g   so l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n   u s i n g   e x t r e m e   g r a d i e n t   b o o st i n g :   A   ma c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h , ”   i n   I C S I N T ES A   2 0 2 4   -   2 0 2 4   4 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o f   S c i e n c e   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   i n   S m a rt   A d m i n i s t ra t i o n :   T h e   C o l l a b o ra t i o n   o f   S m a rt   T e c h n o l o g y   a n d   G o o d   G o v e rn a n c e   f o r  S u st a i n a b l e   D e v e l o p m e n t   G o a l s ,   2 0 2 4 ,   p p .   5 0 5 – 5 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S I N T E S A 6 2 4 5 5 . 2 0 2 4 . 1 0 7 4 8 0 3 0 .   [ 4 ]   X .   K .   A b b e y   a n d   A .   A .   A d e b i y i ,   “ P r e d i c t i v e   mo d e l l i n g   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   so u r c e s :   A   c o m p r e h e n si v e   a n a l y s i s   u si n g   g r a d i e n t   b o o s t e d   d e c i si o n   t r e e s , ”   i n   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e ren c e   o n   S c i e n c e ,   En g i n e e ri n g   a n d   Bu si n e s s   f o r   D ri v i n g   S u st a i n a b l e   D e v e l o p m e n t   G o a l s,   S EB4 S D G   2 0 2 4 ,   2 0 2 4   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S EB 4 S D G 6 0 8 7 1 . 2 0 2 4 . 1 0 6 2 9 7 4 3 .   [ 5 ]   K .   B l a z a k i s ,   Y .   K a t si g i a n n i s,   a n d   G .   S t a v r a k a k i s,   “ O n e - d a y - a h e a d   so l a r   i r r a d i a t i o n   a n d   w i n d sp e e d   f o r e c a st i n g   w i t h   a d v a n c e d   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s , ”   En e rg i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 1 2 4 3 6 1 .   [ 6 ]   L .   Zj a v k a ,   “ W i n d   sp e e d   a n d   g l o b a l   r a d i a t i o n   f o r e c a st i n g   b a sed   o n   d i f f e r e n t i a l ,   d e e p ,   a n d   s t o c h a st i c   ma c h i n e   l e a r n i n g   o f   p a t t e r n s   i n   2 - l e v e l   h i s t o r i c a l   me t e o - q u a n t i t y   set s , ”   C o m p l e x   a n d   I n t e l l i g e n t   S y s t e m s ,   v o l .   9 ,   n o .   4 ,   p p .   3 8 7 1 – 3 8 8 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s4 0 7 4 7 - 022 - 0 0 8 7 9 - 3.   [ 7 ]   Y .   A mo u r a ,   S .   To r r e s ,   J.   Li ma ,   a n d   A .   I .   P e r e i r a ,   “ S o l a r   i r r a d i a t i o n   a n d   w i n d   sp e e d   f o r e c a s t i n g   b a sed   o n   r e g r e s si o n   m a c h i n e   l e a r n i n g   mo d e l s , ”   L e c t u re   N o t e s  i n   N e t w o r k s  a n d   S y st e m s ,   v o l .   6 4 9   L N N S ,   p p .   3 1 – 5 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 031 - 2 7 4 9 9 - 2 _ 4 .   [ 8 ]   Y .   A mo u r a ,   S .   T o r r e s,   J.   L i m a ,   a n d   A .   I .   P e r e i r a ,   “ C o m b i n e d   O p t i mi z a t i o n   a n d   R e g r e s si o n   M a c h i n e   L e a r n i n g   f o r   S o l a r   I r r a d i a t i o n   a n d   W i n d   S p e e d   F o r e c a st i n g , ”   C o m m u n i c a t i o n s  i n   C o m p u t e r  a n d   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e ,   v o l .   1 7 5 4   C C I S ,   p p .   2 1 5 – 2 2 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 031 - 2 3 2 3 6 - 7 _ 1 6 .   [ 9 ]   F .   D .   V i d a l   B e z e r r a ,   F .   P i n t o   M a r i n h o ,   P .   A .   C o s t a   R o c h a ,   V .   O l i v e i r a   S a n t o s,  J .   V a n   G r i e n s v e n   Th é ,   a n d   B .   G h a r a b a g h i ,   “ M a c h i n e   l e a r n i n g   d y n a mi c   e n s e mb l e   m e t h o d s   f o r   so l a r   i r r a d i a n c e   a n d   w i n d   sp e e d   p r e d i c t i o n s , ”   A t m o sp h e r e ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a t mo s1 4 1 1 1 6 3 5 .   [ 1 0 ]   U .   A h med ,   A .   M a h m o o d ,   M .   A .   Tu n i o ,   G .   H a f e e z ,   A .   R .   K h a n ,   a n d   S .   R a z z a q ,   “ I n v e s t i g a t i n g   b o o s t i n g   t e c h n i q u e s ’   e f f i c a c y   i n   f e a t u r e   s e l e c t i o n :   A   c o m p a r a t i v e   a n a l y s i s , ”   E n e rg y   R e p o rt s ,   v o l .   1 1 ,   p p .   3 5 2 1 – 3 5 3 2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 4 . 0 3 . 0 2 0 .   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       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f m u lti - o u tp u t m a ch in e  lea r n i n g   mo d els fo r   s o la r   ir r a d ia n ce   …   ( S .   S elvi )   795   [ 1 1 ]   K .   N a m r a t a ,   M .   K u ma r ,   a n d   N .   K u m a r ,   “ D a t a - d r i v e n   h y p e r p a r a m e t e r   o p t i mi z e d   e x t r e me   g r a d i e n t   b o o st i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   so l a r   r a d i a t i o n   f o r e c a st i n g ,”  Ad v a n c e s  i n   El e c t ri c a l   a n d   E l e c t ro n i c   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 0 ,   n o .   4 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 5 5 9 8 / a e e e . v 2 0 i 4 . 4 6 5 0 .   [ 1 2 ]   J .   R .   A n d r a d e   a n d   R .   J .   B e s sa ,   “ I m p r o v i n g   r e n e w a b l e   e n e r g y   f o r e c a s t i n g   w i t h   a   g r i d   o f   n u me r i c a l   w e a t h e r   p r e d i c t i o n s , ”   I E E E   T r a n sa c t i o n s   o n   S u st a i n a b l e   En e r g y ,   v o l .   8 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 7 1 – 1 5 8 0 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T S T E . 2 0 1 7 . 2 6 9 4 3 4 0 .   [ 1 3 ]   H .   N .   N g u y e n ,   Q .   T .   T r a n ,   C .   T.   N g o ,   D .   D .   N g u y e n ,   a n d   V .   Q .   T r a n ,   “ S o l a r   e n e r g y   p r e d i c t i o n   t h r o u g h   mac h i n e   l e a r n i n g   mo d e l s:   A   c o mp a r a t i v e   a n a l y si s   o f   r e g r e s so r   a l g o r i t h m s,”   PL o S   O N E ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p o n e . 0 3 1 5 9 5 5 .   [ 1 4 ]   S .   S o l e y m a n i   a n d   S .   M o h a mm a d z a d e h ,   “ C o mp a r a t i v e   a n a l y si s  o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms   f o r   so l a r   i r r a d i a n c e   f o r e c a st i n g   i n   s ma r t   g r i d s , ”   a rX i v   p rep ri n t ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 4 8 5 5 0 / a r X i v . 2 3 1 0 . 1 3 7 9 1 .   [ 1 5 ]   H .   K i m,  S .   P a r k ,   a n d   S .   K i m ,   “ S o l a r   r a d i a t i o n   f o r e c a st i n g   u si n g   b o o s t i n g   d e c i si o n   t r e e   a n d   r e c u r r e n t   n e u r a l   n e t w o r k s, ”   C o m m u n i c a t i o n s  f o r  S t a t i st i c a l   Ap p l i c a t i o n s  a n d   Me t h o d s ,   v o l .   2 9 ,   n o .   6 ,   p p .   7 0 9 – 7 1 9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 9 2 2 0 / C S A M . 2 0 2 2 . 2 9 . 6 . 7 0 9 .   [ 1 6 ]   R .   G u p t a ,   A .   K .   Y a d a v ,   S .   K .   Jh a ,   a n d   P .   K .   P a t h a k ,   “ A   r o b u s t   r e g r e s so r   m o d e l   f o r   e s t i mat i n g   s o l a r   r a d i a t i o n   u si n g   a n   e n se mb l e  s t a c k i n g   a p p r o a c h   b a s e d   o n   m a c h i n e   l e a r n i n g , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   G r e e n   En e rg y ,   v o l .   2 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 8 5 3 – 1 8 7 3 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 4 3 5 0 7 5 . 2 0 2 3 . 2 2 7 6 1 5 2 .   [ 1 7 ]   E .   S .   S o l a n o ,   P .   D e h g h a n i a n ,   a n d   C .   M .   A f f o n so ,   “ S o l a r   r a d i a t i o n   f o r e c a s t i n g   u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   a n d   e n se mb l e   f e a t u r e   s e l e c t i o n , ”   E n e rg i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 1 9 7 0 4 9 .   [ 1 8 ]   S .   S y a ma ,   J.   R a mp r a b h a k a r ,   R .   A n a n d ,   V .   P .   M e e n a ,   a n d   J.   M .   G u e r r e r o ,   “ A   n o v e l   h y b r i d   m e t h o d o l o g y   f o r   w i n d   sp e e d   a n d   s o l a r   i r r a d i a n c e   f o r e c a s t i n g   b a s e d   o n   i mp r o v e d   w h a l e   o p t i mi z e d   r e g u l a r i z e d   e x t r e me   l e a r n i n g   mac h i n e , ”   S c i e n t i f i c   R e p o rt s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 0 2 4 - 83836 - z.   [ 1 9 ]   X .   D a i   a n d   Y .   Y a n g ,   “ P h o t o v o l t a i c   p o w e r   p r e d i c t i o n   a n d   S H A P   i n t e r p r e t a b i l i t y   a n a l y si s   b a s e d   o n   mu l t i - m o d e l   c o mp a r a t i v e   l e a r n i n g , ”   H i g h l i g h t s   i n   S c i e n c e ,   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 4 2 ,   p p .   4 3 9 – 4 5 0 ,   M a y   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 5 4 0 9 7 / k t r 7 g n 5 3 .   [ 2 0 ]   S .   M .   L u n d b e r g   a n d   S . - I .   L e e ,   “ A   u n i f i e d   a p p r o a c h   t o   i n t e r p r e t i n g   mo d e l   p r e d i c t i o n s , ”   i n   P ro c e e d i n g s   o f   t h e   3 1 st   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   N e u ra l   I n f o r m a t i o n   Pr o c e ss i n g   S y st e m s   ( N I PS ) ,   2 0 1 7 ,   p p .   4 7 6 8 – 4 7 7 7 .   [ 2 1 ]   D .   El - S h a h a t ,   A .   To l b a ,   M .   A b o u h a w w a sh ,   a n d   M .   A b d e l - B a s s e t ,   “ M a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l s   b a s e d   g r i d   se a r c h   c r o s s - v a l i d a t i o n   f o r   sh o r t - t e r m   so l a r   i r r a d i a n c e   f o r e c a st i n g , ”   J o u rn a l   o f   B i g   D a t a ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s4 0 5 3 7 - 0 2 4 - 00991 - w.   [ 2 2 ]   A .   V e r d o n e ,   M .   P a n e l l a ,   E.   D e   S a n t i s ,   a n d   A .   R i z z i ,   “ A   r e v i e w   o f   so l a r   a n d   w i n d   e n e r g y   f o r e c a s t i n g :   F r o m  si n g l e - si t e   t o   mu l t i - s i t e   p a r a d i g m, ”   Ap p l i e d   En e rg y ,   v o l .   3 9 2 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p e n e r g y . 2 0 2 5 . 1 2 6 0 1 6 .   [ 2 3 ]   R .   M .   R i z k - A l l a h ,   L .   M .   A b o u e l mag d ,   A .   D a r w i sh ,   V .   S n a s e l ,   a n d   A .   E.   H a s sa n i e n ,   “ Ex p l a i n a b l e   A I   a n d   o p t i m i z e d   so l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n   f o r e c a st i n g   mo d e l   b a s e d   o n   e n v i r o n men t a l   c o n d i t i o n s, ”   P L o S   O N E ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p o n e . 0 3 0 8 0 0 2 .   [ 2 4 ]   E .   S .   S o l a n o   a n d   C .   M .   A f f o n so ,   “ S o l a r   i r r a d i a t i o n   f o r e c a s t i n g   u si n g   e n sem b l e   v o t i n g   b a sed   o n   ma c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m s , ”   S u st a i n a b i l i t y   ( S w i t ze rl a n d ) ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 5 1 0 7 9 4 3 .   [ 2 5 ]   S .   S e l v i ,   M .   S .   V e e r r a j u ,   K .   V .   S a n d e e p ,   B .   K o n d u r i ,   a n d   D .   V e t r i t h a n g a m ,   “ E n h a n c i n g   s h o r t - t e r m  P V   p o w e r   f o r e c a s t i n g   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l s :   A   c o mp a r a t i v e   s t u d y   o f   D N N   a n d   C N N   a p p r o a c h e s ,”  S S R G   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   a n d   E l e c t ro n i c s  En g i n e e r i n g ,   v o l .   1 1 ,   n o .   8 ,   p p .   7 2 – 8 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 4 4 4 5 / 2 3 4 8 8 3 7 9 / I J EE E - V 1 1 I 8 P 1 0 7 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       S .   S e l v i           is  a  p ro fe ss o r   a n d   h e a d   in   De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   P a n ima lar  E n g i n e e rin g   Co l leg e .   S h e   re c e iv e d   b a c h e lo r   in   E n g i n e e rin g   i n   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   fro m   t h e   Co ll e g e   o f  E n g i n e e rin g ,   G u in d y ,   An n a   Un iv e rsity .   S h e   o b tai n e d   h e r  m a ste r   o f  En g in e e rin g   in   P o we r  El e c tro n ics   a n d   Dri v e s  a n d   a  d o c to ra te  d e g re e   fro m   S a th y a b a m a   Un iv e rsity ,   C h e n n a i .   S h e   h a s  a ro u n d   3 0   y e a rs  o f  tea c h i n g   e x p e rien c e .   He r  a re a   o f  in tere st  is   li g h t n i n g   a n d   i n d u strial  d ri v e s .   S h e   h a s  p u b li s h e d   se v e ra l  re se a rc h   a rti c le s  in   n a ti o n a l/ in ter n a ti o n a l  c o n fe re n c e s  a n d   jo u rn a l s .   S h e   h a s  se c u re d   Rs.  1 5   lak h s  in   re se a rc h   fu n d i n g ,   i n c l u d i n g   a   g ra n t   fro m   th e   All - In d ia   Co u n c il   fo r   Tec h n ica l  Ed u c a ti o n   (AICTE ) .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   se lv ise l v a ra j@g m a il . c o m .         N.  S h a n th i          is an   a ss istan t   p r o fe ss o r  i n   t h e   El e c tri c a l  a n d   E lec tro n ics   En g in e e rin g   De p a rtme n t,   S ri  S a iram   En g i n e e rin g   Co ll e g e ,   Ch e n n a i,   In d ia ,   sin c e   2 0 1 0 .   S h e   re c e iv e d   a  B. E .   d e g re e   in   El e c tri c a l   a n d   El e c tro n ic s  En g in e e rin g   fr o m   M a d ra s  Un i v e rsity ,   Tam il   Na d u ,   i n   1 9 9 8   a n d   an   M . E .   d e g re e   in   P o we r  El e c tro n ics   a n d   Dri v e s fro m   M a d h a   En g i n e e rin g   C o ll e g e ,   A n n a   Un iv e rsity ,   In d ia ,   in   2 0 0 8 ;  a n d   c u rre n tl y   p u rs u in g   a  Ph . D .   i n   P o w e r  El e c tro n ics   fro m   An n a   Un iv e rsity ,   Tam il   Na d u ,   I n d ia .   S h e   is  a lso   a   m e m b e r  o f  IEI   a n d   I EE E  p r o fe ss io n a l   so c ieties .   He r  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   th e   field   o f   p o we r  e lec tro n ics ,   m o t o r  d riv e s,  a n d   p h o to v o l taic   p o we r  sy ste m s.  S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   sh a n t h i. e e e @s a iram i t. e d u . in .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.