I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   2 1 1 2 ~ 2 1 2 6   I SS N:  2088 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 3 . p p 2 1 1 2 - 2 1 2 6           2112       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Desig n of an in teg ra ted  fore ca sting   a nd scheduling  m o del f o po wer plants  t o  b a la nce so la r and wind en ergy  va ria bility us ing   real - time  weathe r  data       Sy a f ii,  No v izo n,  I m r a   Nur  I zr illa h   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t a A n d a l a s,  P a d a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 2 5 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Au g   1 4 ,   2 0 2 6       Th e   in teg ra ti o n   o v a riab le  re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e su c h   a so lar   a n d   win d   c re a tes   c h a ll e n g e fo p o we sy st e m   sta b il it y   a n d   o p e ra ti o n a sc h e d u li n g   d u e   to   t h e ir  in term it te n c h a ra c teristics .   Th is  st u d y   p r o p o se a n   i n teg ra ted   fo re c a stin g   a n d   sc h e d u li n g   fra m e wo rk   u si n g   re a l - ti m e   we a th e d a ta  fo a   h y b rid   re n e wa b le  p o we sy st e m   c o n sistin g   o f   p h o t o v o lt a i c ,   win d ,   g e o th e rm a l,   a n d   h y d ro p o we p la n ts.  S o lar  irrad ian c e   a n d   win d   s p e e d   d a ta  we re   c o ll e c ted   u sin g   p y ra n o m e t e a n d   a n e m o m e ter  se n so rs  a n d   m o d e led   u sin g   ARIM f o 24 - h o u r - a h e a d   fo re c a stin g .   Ba se d   o n   AIC   a n d   BIC  e v a lu a ti o n ,   ARI M (2 ,   1,   2 )   a n d   ARIMA   (1 ,   1,   1 we re   se lec ted   f o so lar  irrad ian c e   a n d   win d   sp e e d   fo re c a stin g ,   re sp e c ti v e l y .   T h e   fo re c a stin g   re su lt s   a c h iev e d   M AP v a lu e o 1 8 . 4 3 %   f o s o lar  irrad ian c e   a n d   1 4 . 1 2 %   f o wi n d   sp e e d .   Th e   fo re c a ste d   re n e wa b le  o u t p u ts  we re   in teg ra ted   i n t o   a   g e n e ra ti o n   sc h e d u li n g   m o d e l,   wh e re   g e o t h e rm a p o we o p e ra ted   a a   b a se - lo a d   u n it   a n d   h y d ro p o we a c ted   a a   b a lan c i n g   so u rc e .   T h e   p r o p o se d   sc h e d u li n g   stra teg y   wa e v a lu a ted   th ro u g h   a   2 4 - h o u Ne wto n - Ra p h so n   l o a d   flo sim u latio n .   Re su lt sh o we d   t h a sy ste m   p o we lo ss e re m a in e d   b e l o 2 %   a n d   b u s   v o lt a g e   lev e ls  we re   m a in tain e d   with in   a c c e p tab le  li m it s,  d e m o n stra ti n g   re li a b le o p e ra ti o n   u n d e fl u c tu a ti n g   we a th e c o n d it i o n s.   K ey w o r d s :   AR I MA   Fo r ec asti n g   Sch ed u lin g   So lar   W in d   T h is i 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 :   Sy af ii   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   An d alas   L im au   Ma n is ,   Pad an g   2 5 1 6 3 ,   W est Su m atr a,   I n d o n esia   E m ail:  s y af ii@ en g . u n an d . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   E le ct r ic it y   h as   b ec o m e   a   f u n d am e n t al   co m p o n en t   o f   m o d e r n   li f e ,   s u p p o r ti n g   r esi d e n ti al ,   in d u s tr ial ,   an d   e co n o m ic   a cti v i ties .   H o wev er ,   c o n ti n u e d   d e p e n d e n c o n   f o s s i f u el - b as ed   g en e r at io n   c o n t r i b u tes   s ig n i f ic a n tl y   t o   g r e en h o u s e   g a s   e m is s i o n s   a n d   cli m at e   c h a n g e   [ 1 ] .   C o n s e q u e n tl y ,   m a n y   c o u n tr i es,   i n cl u d in g   I n d o n esi a   t h r o u g h   its   N et   Z e r o   E m is s i o n   ( N Z E )   2 0 6 0   t ar g et,   ar e   a cc ele r a ti n g   th e   i n te g r ati o n   o f   r e n ew a b le   en er g y   s o u r ce s   s u c h   as   s o la r   a n d   wi n d   p o w er   [ 2 ] [ 4 ] .   Alt h o u g h   r e n ew ab le   e n e r g y   r e d u ce s   ca r b o n   e m is s i o n s ,   its   we at h e r - d ep e n d e n n at u r e   in t r o d u ce s   o p e r a ti o n al  ch all en g es   f o r   m ai n ta i n i n g   r elia b l a n d   s ta b l p o we r   s y s te m   o p e r at io n   [ 5 ] .   S o la r   an d   wi n d   p o we r   g e n e r a ti o n   is   h i g h l y   i n f l u e n c ed   b y   a tm o s p h er ic   c o n d it io n s ,   cr ea ti n g   u n ce r t ai n t y   i n   m a in ta in i n g   t h e   b al a n ce   b etw ee n   p o wer   g e n er ati o n   a n d   d em an d .   I n   s y s te m s   wit h   h i g h   r e n ew a b le   p e n et r a ti o n ,   t h is   i n t er m itt e n c y   m a y   le ad   t o   v o lt ag d e v ia ti o n s ,   f r e q u e n c y   i n s ta b i lit y ,   a n d   i n e f f ic ie n t   g e n e r a to r   d is p at ch .   T h e r e f o r e ,   r e n ewa b l f o r ec asti n g   a n d   its   i n t eg r a ti o n   i n t o   o p e r ati o n al   s ch ed u l i n g   a r e   ess e n ti al  t o   m a in tai n   g r i d   s t a b ilit y   an d   e n e r g y   s ec u r it y   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   H y d r o p o we r   p l an ts   a r e   w ell  s u i te d   f o r   lo a d - f o ll o wi n g   a p p li ca t io n s   d u e   t o   th e ir   f ast - r am p i n g   c a p a b il it y ,   en ab li n g   c o m p en s ati o n   f o r   s u d d e n   f l u ct u a ti o n s   i n   s o la r   a n d   wi n d   g e n e r at io n   [ 8 ] .   M ea n w h il e,   g e o t h er m a p la n ts   p r o v i d e   s ta b l e   b ase - l o ad   g e n e r ati o n   th at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   o f a n   in te g r a ted   fo r ec a s tin g   a n d   s ch ed u lin g   mo d el  fo r   p o w er p la n ts   to   b a la n ce     ( S ya fii )   2113   co m p le m e n ts   i n t er m i tte n t   r e n e wab le   s o u r c es   [ 9 ] .   T o g et h e r ,   t h es p l a n ts   p la y   a n   im p o r ta n t   r o le   i n   m ai n ta in in g   g r id   s ta b i lit y   i n   h y b r id   r en ew ab l p o we r   s y s t em s .   T h g e o g r a p h ic  d is p e r s i o n   o f   g e n e r at i o n   a n d   l o a d   ce n t er s   m a y   i n cr ea s t r a n s m is s i o n   l o s s es   a n d   c o m p lic at p o we r   s y s t em   o p e r ati o n ,   p a r ti c u la r l y   i n   a r c h i p e la g ic   co u n t r ies   s u c h   as   I n d o n esi [ 1 0 ] .   T h e r e f o r e,   r e n ew ab le   i n te g r at io n   m u s t   b s u p p o r t ed   b y   e f f ec t iv s ch e d u li n g   s tr a te g ies   a n d   c o o r d i n a te d   lo a d   f lo w   a n al y s is   t o   en s u r e   o p er at io n al   e f f ic ie n c y   a n d   s y s t em   r el iab ilit y   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   R ec en s tu d ies  o n   r en ewa b le - in teg r ated   p o we r   s y s tem s   h av s h o wn   s ig n if ican p r o g r ess   in   th e   d ev elo p m e n o f   f o r ec asti n g   an d   s ch ed u lin g   m eth o d o l o g ies.  Var io u s   r en ewa b le  en er g y   f o r ec asti n g   ap p r o ac h es   h av b ee n   wid ely   e x p lo r e d ,   in clu d in g   s tatis tical  tim e - s er ies   m o d els s u ch   as ARIM [ 1 3 ] .   I n   p ar allel,   r esear c h   o n   p o wer   s y s tem   s ch e d u lin g   h as  f o cu s ed   o n   o p tim izin g   g e n er ato r   d is p atch   i n   s y s tem s   with   h ig h   p e n etr atio n   o f   in ter m itten e n er g y   s o u r ce s   u s in g   ap p r o ac h es  s u c h   as  ec o n o m ic  d is p atch ,   u n it  co m m it m en t,  an d   h eu r is tic   o p tim izatio n   m et h o d s   [ 1 4 ] .   S ev er al  s ch ed u lin g   s tu d ies  also   co n tin u to   r ely   o n   d eter m i n is tic  o r   p r e d ef in ed   r en ewa b le  g e n er atio n   d ata  f o r   o p er atio n al  an aly s is   [ 1 5 ] .   Fu r th er m o r e ,   m ac h i n lear n i n g   t ec h n iq u es  [ 1 6 ]   an d   h y b r id   f o r ec asti n g   m o d els  t h at  co m b in m u ltip le  p r ed ic tiv alg o r ith m s   [ 1 7 ]   h av d em o n s tr ated   s tr o n g   ca p ab ilit y   in   ca p tu r in g   tem p o r al  p atter n s   o f   s o lar   ir r a d ian ce   an d   win d   s p ee d ,   m ak in g   th em   v alu ab le  to o ls   f o r   p r ed ictin g   r en ewa b le  p o wer   o u tp u t.  Ho wev e r ,   d esp ite  th ese  ad v an ce m e n ts ,   s ev er al  cr itical  g ap s   r em ain   in   th e   ex is tin g   liter atu r e.   First,  m o s s tu d ies  s till   tr ea r en ewa b le  en er g y   f o r ec asti n g   an d   p o wer   s y s tem   s ch ed u lin g   as  s ep ar ate  p r o b lem s ,   r esu ltin g   in   lack   o f   in teg r ated   f r am e wo r k s   th at  ca n   d ir ec tly   tr an s late  f o r ec ast  o u tp u ts   in to   p r ac tical  d is p atch   d ec is io n s   f o r   b ala n cin g   p o wer   p lan ts   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Seco n d ,   m a n y   s ch ed u lin g   a p p r o ac h es   co n tin u t o   r el y   o n   d ete r m in i s tic  o r   p r e d ef in ed   in p u d ata,   wh ich   d o   n o a d eq u ately   ca p tu r th e   r ea l - tim e   v ar iab ilit y   an d   u n ce r tain ty   in h er en in   s o lar   a n d   win d   g en er a tio n   [ 1 5 ] .   T h ir d ,   o n ly   lim ite d   n u m b er   o f   s tu d ies   h av in v esti g ated   th co m b in ed   im p ac o f   f o r ec ast - b ased   s ch ed u lin g   o n   o v er all  p o wer   s y s tem   p er f o r m a n ce ,   p ar ticu lar ly   in   ter m s   o f   v o ltag s tab ilit y   an d   tr an s m is s io n   lo s s es  u n d er   d y n am ic  o p er atin g   co n d itio n s [ 1 8 ] [ 2 0 ] .   T h ese  li m itatio n s   in d icate   th at   ex is tin g   m et h o d o lo g ies  ar e   n o y e f u lly   ca p ab le   o f   s u p p o r tin g   r ea l - tim e,   d ata - d r i v en   d e cisi o n - m ak in g   in   r en ew ab le - in teg r ated   p o wer   s y s tem s .   T h er e f o r e,   f u r th er   r esear ch   is   r eq u ir ed   to   d e v elo p   co m p r e h en s iv ap p r o ac h   t h at  in teg r ates f o r ec asti n g ,   s ch ed u lin g ,   an d   s y s tem - lev el  an aly s is   with in   u n if i ed   o p er atio n al  f r am ew o r k .   T h is   is   p ar ticu lar ly   im p o r tan t   in   m o d er n   p o wer   s y s tem s   wh er r en ewa b le   s o u r ce s   ar p r ed o m in an tly   in ter f ac ed   th r o u g h   p o wer   elec tr o n i co n v er ter s ,   wh ich   r eq u ir c o o r d i n ated   o p er atio n a l sch ed u lin g   an d   s y s tem - lev el  ev alu atio n .   Desp ite  th ese  ad v an ce m en ts ,   s ev er al  cr itical  r esear ch   g a p s   r em ain .   First,  m o s s tu d ies  s till   tr ea t   r en ewa b le  en e r g y   f o r ec asti n g   an d   p o wer   s y s tem   s ch ed u li n g   as  s ep ar ate  p r o b lem s ,   r es u ltin g   in   lack   o f   in teg r ated   f r a m ewo r k s   th at  d ir ec tly   tr an s late  f o r ec ast  o u tp u ts   in to   d is p atch   d ec is io n s .   Seco n d ,   m a n y   s ch ed u lin g   ap p r o ac h es  co n tin u to   r ely   o n   d ete r m in is tic  r en ewa b le  g en er atio n   d ata  th at  d o   n o ad e q u ately   r ep r esen r ea l - tim v ar iab ilit y .   T h ir d ,   o n ly   lim ited   s tu d ies  h av ev alu ated   th s y s tem - lev el  im p ac ts   o f   f o r ec ast - b ased   s ch ed u lin g ,   p a r ticu lar ly   in   ter m s   o f   v o ltag s tab ilit y   an d   tr an s m is s io n   lo s s es.  T h ese  g ap s   m o tiv ate  th e   d ev el o p m en t   o f   th in teg r ate d   f o r ec asti n g ,   s ch ed u lin g ,   an d   l o ad   f lo f r am ewo r k   p r o p o s ed   i n   th is   wo r k .   Sp ec if ically ,   th is   wo r k   a d d r ess es  th ese  g ap s   b y   in teg r atin g   AR I MA - b ased   r en ewa b le  en e r g y   f o r ec asti n g   with   h y d r o - g eo th er m al  g en e r atio n   s ch ed u lin g   an d   v alid atin g   th e   r esu ltin g   d is p atch   s tr ateg y   th r o u g h   2 4 - h o u r   New to n R ap h s o n   lo ad   f lo an aly s is   with in   u n if ied   o p er atio n al  f r am ew o r k .   I n   lig h o f   th ese  n ee d s ,   th is   r esear ch   aim s   to   d esig n   p r ac ti ca m o d el  th at  s u p p o r ts   th s c h ed u lin g   o f   b alan cin g   p o wer   p lan ts   in   r es p o n s to   r ea l - tim v a r iab ilit y   in   s o lar   an d   win d   e n er g y   g e n er atio n .   T h m o d el  em p lo y s   th AR I MA   m eth o d   to   p r ed ict  h o u r ly   s o lar   ir r a d ia n ce   an d   win d   s p ee d   u s in g   th r e d ay s   o f   h is to r ical  wea th er   d ata,   wh ich   a r th e n   co n v er ted   in to   p o wer   o u tp u f o r ec asts   f o r   p h o to v o ltaic  ( PV)   an d   win d   p o we r   p lan ts .   T h ese  f o r ec asts   f o r m   th b asis   f o r   co n s tr u ctin g   g en er ato r   d is p atch   s ch ed u le,   wh er h y d r o p o wer   p lan ts   ac as  lo ad - f o llo wer s   a n d   g e o th er m al   p lan ts   s er v e   as  s tab le  b ase - lo ad   u n its   o p e r atin g   at  4 0 ca p ac ity .   T h is   co n f ig u r atio n   is   p ar ticu la r ly   r elev a n to   th I n d o n esian   p o wer   s y s tem ,   w h er a b u n d an h y d r o p o wer   an d   g eo th er m al  r eso u r ce s   p r o v id s ig n if ican f lex ib ilit y   an d   s tab le  g en er atio n   to   c o m p le m en th in cr ea s in g   p en etr atio n   o f   in ter m itten s o l ar   an d   win d   en er g y .   Su b s eq u e n tly ,   2 4 - h o u r   lo a d   f l o s im u latio n   is   co n d u cted   u s in g   s o f twar to   ass ess   th ef f ec ts   o f   th is   s ch ed u lin g   s tr ateg y   o n   v o ltag lev els  an d   p o wer   lo s s es  ac r o s s   th s y s tem .   T h r o u g h   th is   in teg r at io n   o f   f o r ec asti n g ,   s ch ed u lin g ,   an d   s im u latio n ,   th wo r k   estab lis h es  clo s ed - lo o p   o p er atio n al  f r am ewo r k   f o r   r en ewa b le - i n teg r ated   p o we r   s y s tem   an aly s is ,   p ar ticu lar ly   r elev an f o r   p o wer   elec tr o n ic - b ased   r e n ewa b le  g e n er atio n   s y s tem s .   T h m ain   co n tr ib u tio n   o f   t h is   wo r k   is   th d ev elo p m en o f   a n   in teg r ated   o p er atio n al  f r am e wo r k   th at   co m b in es  AR I MA - b ased   r en e wab le  f o r ec asti n g ,   b alan ci n g   p o wer   p lan s ch ed u lin g ,   an d   2 4 - h o u r   lo a d   f lo v alid atio n   with in   s in g le  wo r k f lo w.   Un lik r ec en in teg r ate d   f r am ewo r k s   th at  co m m o n ly   em p lo y   ad v a n ce d   m ac h in lear n in g   o r   o p tim izat io n   tech n i q u es,  th e   p r o p o s ed   f r am ewo r k   em p h asizes  s im p l e,   co m p u tatio n ally   ef f icien t,  an d   r ep r o d u ci b le  ap p r o ac h   t h at  d ir ec tly   tr a n s lates  r en ewa b le  f o r ec asts   in to   d is p atch   d ec is io n s   an d   ev alu ates  th eir   im p ac ts   th r o u g h   s y s tem - lev el  lo ad   f lo a n aly s is .   R ath er   th an   p r o p o s in g   n ew  f o r ec asti n g   alg o r ith m ,   th is   wo r k   d em o n s tr ates  h o s h o r t - ter m   r en ewa b le  f o r ec asti n g   ca n   b ef f ec tiv ely   in teg r ated   with   o p er atio n al  s ch e d u lin g   a n d   p o wer   s y s tem   ev alu atio n   f o r   r e n ewa b le - in teg r ated   p o wer   s y s tem 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 E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2112 - 2 1 2 6   2114   2.   M E T H O D   T h is   wo r k   ad o p ts   an   in teg r ated   ex p er im e n tal  an d   s im u latio n - b ased   ap p r o ac h   to   d ev elo p   a   f o r ec asti n g - b ased   g en e r atio n   s ch ed u lin g   f r am ew o r k   f o r   r en ewa b le - in teg r ated   p o w er   s y s tem s .   T h e   ex p er im en tal  co m p o n e n in v o lv es  r ea l - tim ac q u is itio n   o f   s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d   d ata  u s in g   SEM 2 2 8 p y r a n o m eter   a n d   a   VM S - 3000 - FS J T - N0 1   an em o m eter   co n n ec ted   to   R asp b er r y   Pi  3   Mo d el  B s y s tem ,   with   m ea s u r em en ts   r ec o r d ed   at  h o u r ly   i n ter v als o v e r   7 2   h o u r s   an d   s to r e d   in   C SV f o r m at.   T h d ataset,   ch ar ac ter ized   b y   s h o r t - ter m   tem p o r al  v ar iab ilit y ,   is   p r ep r o ce s s ed   th r o u g h   tim estam p   alig n m e n an d   co n s is ten cy   ch ec k s   b ef o r b e in g   u s ed   f o r   f o r ec asti n g .   I n   a d d itio n   to   th m ea s u r ed   d ata,   s tan d ar d   tech n ical   p ar am eter s   o f   p h o to v o ltaic  an d   win d   tu r b in s y s tem s ,   as  we ll  as  r e p r esen tativ 2 4 - h o u r   l o ad   p r o f ile   d er iv e d   f r o m   ty p ical  d is tr ib u tio n   d e m an d   p atter n s ,   ar in co r p o r at ed .   T h im p lem e n tatio n   u tili ze s   Py th o n   f o r   d ata   p r o ce s s in g   an d   AR I MA   m o d e lin g ,   Mic r o s o f E x ce f o r   g en er atio n   s ch ed u lin g ,   an d   p o wer   s y s tem   s im u latio n   s o f twar b ased   o n   th New to n R ap h s o n   m eth o d   f o r   l o ad   f lo an aly s is .   T h is   in teg r ated   d e s ig n   is   s p ec if ically   in ten d ed   to   ad d r ess   th g ap   in   ex is tin g   s tu d ies  th at  tr ea f o r e ca s tin g   an d   o p er atio n al  s ch e d u lin g   s ep ar ately   b y   co m b in in g   b o th   with i n   a   u n if i ed ,   r e p r o d u cib le,   an d   co m p u ta tio n ally   lig h tweig h t   f r a m ewo r k .   T h e   u s e   o f   lo w - co s s en s in g   h ar d war e ,   s tatis tical  f o r ec asti n g ,   a n d   wid ely   av ailab le  s o f twar t o o ls   m ak es  th p r o p o s ed   wo r k f lo ac ce s s ib le  f o r   p r a ctica im p lem en tatio n ,   p ar tic u lar ly   in   r eso u r ce - co n s tr ain e d   an d   d ev el o p in g - co u n tr y   en v ir o n m e n ts .   T h o v er all  p r o ce d u r is   s t r u ctu r ed   as  s eq u en tial  wo r k f lo co n s is tin g   o f   d ata  a cq u is itio n ,   f o r ec asti n g ,   p o wer   co n v er s io n ,   s ch ed u lin g ,   an d   s y s tem   e v alu atio n .   T im e - s er ies  f o r ec a s tin g   is   p er f o r m e d   u s in g   th AR I MA   m o d el,   wi th   p ar am eter s   d eter m in e d   th r o u g h   s tatio n ar ity   test in g   ( ADF)   an d   AC F/P AC F   an aly s is ,   to   g en er ate  24 - h o u r - ah ea d   p r ed ictio n s   o f   s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d .   T h p r ed icted   v ar ia b les   ar th en   c o n v er te d   in to   elec tr ical  p o wer   o u tp u ts   u s in g   s tan d ar d   p h o to v o ltaic  an d   win d   tu r b in m o d els   in co r p o r atin g   o p er atio n al  c o n s tr ain ts   s u ch   as  r ated   ca p ac ity   an d   cu t - in /c u t - o u c o n d i tio n s .   r u le - b ased   s ch ed u lin g   alg o r ith m   is   s u b s eq u en tly   a p p lied   to   s atis f y   t h p o wer   b alan ce   co n s tr ain t,   wh er g eo t h er m al  g en er atio n   o p e r ates  as  b ase - lo ad   u n it ,   an d   h y d r o p o wer   d y n am ically   co m p en s ates  f o r   r esid u al  d em a n d .   T h e   r esu ltin g   d is p atch   is   ev alu ated   u s in g   lo ad   f lo an aly s is   o n   1 4 - b u s   s y s tem   em p lo y in g   th e   New to n R ap h s o n   m eth o d   t o   ass ess   v o ltag p r o f iles   an d   tr a n s m is s io n   lo s s es.   Valid atio n   is   co n d u cte d   th r o u g h   b o th   s tatis tical   an d   tech n ical  ev alu atio n ,   in clu d in g   AI C   an d   B I C   f o r   m o d el   ad eq u ac y ,   wh ile  s y s tem   p er f o r m an ce   is   ass es s ed   b ased   o n   v o ltag lim its   ( ty p ic ally   with in   ± 5 o f   n o m i n al  v alu es),   tr an s m is s io n   lo s s es,  an d   th ab ilit y   o f   th e   s y s tem   to   m ain tain   s u p p ly d em an d   b ala n ce .   T h is   in teg r at ed   f o r ec asti n g s ch ed u lin g ev alu atio n   f r am ew o r k   p r o v id es   clea r   an d   r e p r o d u cib le  m eth o d o lo g y   t h at  d ir ec t ly   lin k s   d ata - d r iv e n   p r ed ictio n   with   o p er atio n al   d ec is io n - m ak in g   an d   s y s tem - lev el  v alid atio n .     2 . 1 .     F o re ca s t ing   o f   re newa ble e nerg y   o utput   T h f ir s s tag in   th p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   in v o lv es  f o r ec asti n g   th o u tp u p o wer   f r o m   s o lar   an d   win d   p o wer   p lan ts   b ased   o n   r ea l - tim wea th er   p ar am eter s .   T wo   p r im ar y   en v ir o n m en t al  v ar iab les ,   s o lar   ir r ad ian ce   a n d   win d   s p ee d ,   ar u tili ze d   d u to   th eir   d ir ec i n f lu en ce   o n   p h o to v o ltaic  ( PV)   an d   win d   tu r b i n e   g en er atio n   p er f o r m an ce .   So la r   ir r ad ian ce   ( m ea s u r ed   in   W /m ²)   d eter m in es th en e r g y   r ec ei v ed   p er   u n it a r ea   o n   s o lar   p an el,   wh ile  win d   s p ee d   ( m ea s u r e d   in   m /s )   g o v er n s   t h k in etic  e n er g y   av ailab le   to   d r iv win d   tu r b in e   b lad es  [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   T h ese  p ar a m eter s   ar m ea s u r e d   u s in g   a   p y r a n o m eter   an d   an   a n em o m eter ,   r esp ec tiv ely ,   in s talled   in   th f ield   f o r   co n t in u o u s   d ata  ac q u is itio n .   T h r ea l - tim d ata  co llectio n   s y s tem   is   d esig n ed   to   r ec o r d   r ea d in g s   at  r e g u lar   i n ter v als,  en ab lin g   ac cu r ate  s h o r t - ter m   f o r ec asti n g   t h r o u g h   tim s er ies m o d elin g .   T h h a r d war e   im p lem en tatio n   o f   th e   d ata   ac q u is itio n   s y s tem   is   b ased   o n   a   R asp b er r y   P 3   M o d el  B +,   co m p ac a n d   e n er g y - ef f icien s in g le - b o ar d   co m p u ter   well - s u ited   f o r   en v ir o n m en tal  m o n ito r in g   ap p licatio n s .   T h is   d e v ice  is   r e s p o n s ib le  f o r   in ter f ac in g   with   th p y r an o m eter   an d   an e m o m eter   v ia  GPI an d   s er ial  co m m u n icatio n   p r o t o co ls .   T h p y r a n o m eter   m o d el  u s ed   in   th is   wo r k   is   th SEM 2 2 8 A,   wh ich   o f f er s   h ig h   s en s itiv ity   an d   r eliab le  p er f o r m a n ce   u n d er   v ar y in g   s o l ar   co n d itio n s .   Fo r   win d   m ea s u r em en t,  t h VM S - 3000 - FS J T - N0 1   an em o m eter   is   em p lo y ed ,   ca p ab le  o f   ca p t u r in g   b r o a d   r an g o f   win d   s p ee d s   with   g o o d   ac cu r ac y   an d   r esp o n s tim e.   T h co m p lete  s en s o r   n etwo r k   is   in teg r ated   th r o u g h   th R asp b er r y   Pi,  p o we r e d   b y   r e g u lated   s u p p ly   a n d   h o u s ed   in   wea th er - p r o tect ed   en clo s u r e.   s ch em atic  d iag r am   o f   th e   f u ll   m ea s u r em en t sy s tem ,   in clu d i n g   s en s o r   p lace m en t a n d   wir in g   co n f ig u r atio n ,   is   illu s tr ated   in   Fig u r 1 .   T o   s u p p o r au t o n o m o u s   o p er atio n   an d   d ata  lo g g in g ,   cu s to m   Py th o n - b ased   s cr ip was  d ev elo p e d   an d   e x ec u ted   with in   th R asp b er r y   Pi  o p er atin g   en v ir o n m e n t.  T h e   p r o g r am   is   r esp o n s ib l f o r   r ea d in g   s en s o r   v alu es,  co n v er tin g   an alo g   s ig n als  to   d ig ital  f o r m at  if   n ec ess ar y ,   an d   s av in g   th r esu lts   in to   s tr u ctu r ed   C SV   f ile.   T h s cr ip also   in clu d es  tim estam p   g en er atio n   to   en ab le  co n s is ten an d   ch r o n o lo g ical  alig n m en o f   r ea d in g s ,   wh ich   is   cr u cial  f o r   tim s er ies  an aly s is .   W h ile  th s o f twar im p lem en ta tio n   is   r elativ ely   lig h tweig h t,  it  s u p p o r ts   r o b u s t   d ata  h an d lin g   f o r   s u b s eq u en p r o ce s s in g   s tag es.  T h s im p li city   an d   p o r tab ilit y   o f   th s etu p   e n s u r th at  th e   s y s tem   ca n   b d ep lo y e d   in   r e m o t ar ea s   with   m in im al  m ain ten a n ce   r eq u i r em en ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   o f a n   in te g r a ted   fo r ec a s tin g   a n d   s ch ed u lin g   mo d el  fo r   p o w er p la n ts   to   b a la n ce     ( S ya fii )   2115       Fig u r 1 .   Sch em atic  d iag r am   o f   th m ea s u r e m en t sy s tem       Af ter   g ath er in g   th r ee   d ay s   ( 7 2   h o u r s )   o f   h is to r ical  s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d   d ata,   t h e   n ex t step   in v o lv es  f o r ec asti n g   th e   ex p e cted   v alu es  f o r   th e   s u b s eq u e n 2 4   h o u r s   o n   an   h o u r ly   b a s is .   T h th r ee - d a y   ( 7 2 - h o u r )   d ataset  was  s elec ted   to   s u p p o r s h o r t - ter m   o p e r atio n al  f o r ec asti n g ,   wh er t h o b j ec tiv is   to   ca p tu r r ec en wea th er   p atter n s   f o r   th s u b s eq u en 2 4 - h o u r   s ch ed u l in g   h o r izo n   r ath er   th a n   to   d e v elo p   g en er alize d   lo n g - ter m   f o r ec asti n g   m o d el.   T h au to r eg r ess iv in teg r ated   m o v in g   av er ag ( AR I MA )   m o d el  is   s elec ted   d u to   its   ef f ec tiv en ess   in   m o d elin g   an d   p r e d ictin g   tim s er ies w ith   s h o r t - ter m   tr en d s   an d   s tatio n ar y   b e h av io r .   T h e   AR I MA   m o d el  is   f o r m u lated   as  co m b in atio n   o f   au t o r eg r e s s iv an d   m o v in g   av er a g co m p o n e n ts   ap p lied   t o   d if f er en ce d   tim e - s er ies d ata.   T h g en er al  e x p r ess io n   is   g iv e n   in   ( 1 )   [ 2 3 ] .     = 1 1 +     +   + 1 1   ( 1 )     T o   ap p ly   th AR I MA   m o d e l,  th h is to r ical  d ata  m u s f ir s b test ed   f o r   s tatio n ar ity   u s in g   th e   Au g m en ted   Dick ey - Fu ller   ( A DF)   test .   I f   th d ata  i s   f o u n d   to   b n o n - s tatio n ar y ,   d if f er e n cin g   is   ap p lied   u n til  th tim s er ies  b ec o m es  s tatio n ar y ,   th u s   d eter m in in g   th e   p ar am eter   d   in   AR I MA   ( p ,   d,   q ) .   T h au to co r r elatio n   f u n ctio n   ( AC F)  an d   p ar tial  a u to co r r elatio n   f u n ctio n   ( PAC F)  p lo ts   ar e   th en   an aly ze d   t o   id en tif y   s u itab le   v alu es  o f   p   an d   q .   O n ce   th m o d el  p ar am eter s   ar s elec ted ,   t h AR I MA   m o d el  is   tr ain ed   an d   u s ed   to   f o r ec ast   f u tu r v alu es  o f   s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d .   T h ac cu r ac y   o f   th e   f o r ec asts   is   ev alu ated   u s in g   s tan d ar d   s tatis t ical  in d icato r s   s u ch   as  th Ak aik I n f o r m atio n   C r iter io n   ( AI C )   an d   B ay esian   I n f o r m atio n   C r iter io n   ( B I C ) ,   wh ich   g u id m o d el  s el ec tio n   b y   p en alizin g   o v er f itti n g .   I n   th is   wo r k ,   AR I MA   is   s elec ted   as  b aselin s tatis tical  f o r ec asti n g   m o d el  d u t o   its   s im p licity ,   in ter p r etab ilit y ,   an d   lo co m p u tatio n al  co s t.  Alth o u g h   m o r ad v an ce d   ap p r o ac h es  s u ch   a s   m ac h in lear n in g   an d   h y b r i d   f o r ec asti n g   m o d el s   h av b ee n   r ep o r ted   in   t h li ter atu r e,   th is   w o r k   f o c u s es  o n   lig h tweig h an d   r ep r o d u cib le  m eth o d   s u itab le  f o r   r ea l - tim o p er atio n al  s ch ed u lin g   with   lim ited   d ata  av ailab ilit y .   co m p ar ativ im p lem en tatio n   o f   alter n ativ m o d els  is   id en tifie d   as  d ir ec tio n   f o r   f u tu r wo r k   t o   f u r th er   ev alu ate  f o r ec asti n g   r o b u s tn ess   an d   co m p u tatio n al  ef f icie n c y .   T h p h o to v o ltaic  p o wer   o u tp u is   esti m ated   b ased   o n   lin ea r   ir r ad ian ce - to - p o wer   r elatio n s h ip   u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s .   T h e   s im p lifie d   co n v er s io n   m o d e ass u m es  co n s tan tem p er at u r an d   ef f icien c y   co n d itio n s ,   m a k in g   it su itab le  f o r   h o u r ly - s ca le  f o r ec asti n g ,   a s   ex p r ess ed   in   ( 2 )   [ 2 4 ] .      = {      ,                 ,                                             if       G   <    if            ( 2 )     I n   th is   wo r k ,   th PV  co n v er s io n   ass u m es  s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC)  with   r ated   ca p ac ity   o f   2   MW,   co n s tan m o d u le  ef f icien cy ,   an d   co n s tan o p e r atin g   te m p er atu r e.   T e m p er atu r e - d e p e n d en d er atin g   an d   ef f icien cy   v ar iatio n s   ar i n te n tio n ally   n e g lecte d   to   m ain ta in   s im p lifie d   p o wer   c o n v e r s io n   m o d el  t h at  is   s u itab le  f o r   ev alu atin g   th p r o p o s ed   f o r ec asti n g s ch ed u lin g   f r am ewo r k   r ath er   t h an   d etaile d   PV p er f o r m an ce .   W in d   tu r b in o u tp u is   m o d eled   u s in g   p iece wis f u n ctio n   b ased   o n   cu t - in ,   r ate d ,   an d   cu t - o u win d   s p ee d s ,   as d ef in ed   in   ( 3 )   [ 2 5 ] .   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 E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2112 - 2 1 2 6   2116   = {         0 ,                                                                                                       ( 3  3 3  3 ) , ,                                                                                 0 ,                                                                                                     if             V   <        if      <     if          if   V   >      ( 3 )     T h win d   tu r b in m o d el  ass u m es  r ated   ca p ac ity   o f   5   MW,  cu t - in   win d   s p ee d   o f   3   m /s ,   r ated   win d   s p ee d   o f   1 2   m /s ,   an d   a   cu t - o u w in d   s p ee d   o f   2 5   m /s .   T h ese   p ar am eter s   ar a d o p te d   as  f ix ed   o p er atio n al   ch ar ac ter is tics   th r o u g h o u t th s im u latio n   to   p r o v id c o n s is ten t b asis   f o r   r en ewa b le  p o wer   co n v er s io n .   T h co m b i n atio n   o f   r ea l - tim e   en v ir o n m en tal  m o n ito r in g ,   s tatis tical  f o r ec asti n g   u s in g   AR I MA ,   an d   d eter m in is tic  co n v er s io n   to   elec tr ical  p o wer   f o r m s   th e   f o u n d atio n   f o r   th e   n e x s te p   in   th is   r esear c h :   g en er atio n   s ch ed u lin g   o f   b ala n cin g   p o wer   p lan ts .   T h p r ed icted   p o wer   p r o f iles   o f   PV  a n d   win d   g en e r ato r s   s er v as  p r im ar y   in p u f o r   d is p atch   p lan n in g ,   wh e r h y d r o p o wer   an d   g eo t h er m al  u n its   ar allo ca ted   ac co r d in g l y   to   m ain tai n   p o wer   b alan ce   ac r o s s   th s y s tem .     2 . 2 .    G ener a t io s cheduli ng   ba s ed  o n f o re ca s t ed  o utput   On ce   th h o u r ly   f o r ec asts   f o r   s o lar   an d   win d   p o wer   o u t p u ar o b tain e d ,   th n ex s tag in   th m eth o d o l o g y   in v o l v es  d eter m in in g   t h o p er atio n al   s ch e d u le  o f   th e   b alan cin g   p o wer   p lan ts ,   n a m ely   th e   h y d r o p o wer   p lan t   an d   th e   g eo th er m al  p o wer   p lan t.  T h m ai n   o b jectiv o f   th is   s ch ed u lin g   p r o ce s s   is   to   e n s u r e   th at  elec tr icity   g en er ati o n   m e ets  th h o u r ly   s y s tem   d em a n d   r eliab ly   a n d   e f f icien tly .   T h f o r ec asted   p o wer   o u tp u ts   f r o m   t h p h o to v o ltaic  ( PV)   an d   win d   p o wer   p la n ts   ar co n s id er e d   as  v a r iab l e,   n o n - d is p atch ab le   s o u r ce s   d u e   to   th eir   d ep en d en ce   o n   wea th er   co n d itio n s .   On   th o th e r   h a n d ,   th e   h y d r o p o w er   p lan t   is   u s ed   as   f lex ib le,   d is p atch ab le  u n it  ca p ab le  o f   ad ap tin g   to   f lu ctu atio n s   in   r ea tim e,   wh ile  th g eo th er m al  p o wer   p lan t   is   s ch ed u led   as  b ase - lo ad   g en er ato r   o p er atin g   s tead ily   at  4 0 o f   its   m ax im u m   ca p a city .   T h is   ap p r o ac h   en s u r es  th at  t h b alan cin g   g e n er atio n   ca n   r esp o n d   ap p r o p r iat ely   to   th e   r esid u al  d em an d   th a ca n n o b e   m et   b y   r en ewa b le  s o u r ce s .   Acc o r d in g ly ,   th p r o p o s ed   s ch ed u lin g   p r o ce d u r is   in ten d ed   as  p r o o f - of - co n ce p to   d em o n s tr ate  th e   in teg r atio n   o f   r en ewa b le  f o r ec asti n g ,   o p e r a tio n al  s ch ed u lin g ,   an d   p o wer   s y s tem   ev alu atio n ,   r ath er   th an   to   r ep lace   o p tim iza tio n - b ased   s ch ed u lin g   m eth o d s .   T o   ca r r y   o u t   th is   s ch ed u lin g   t ask ,   Mic r o s o f E x ce l   is   u s ed   as  p r ac tical  co m p u tatio n al  t o o l.  R ath er   th an   s er v in g   as  an   o p tim izatio n   p latf o r m ,   E x ce was  s elec ted   to   p r o v id tr an s p a r en t,  l o w - co m p lex ity ,   an d   ea s ily   r ep r o d u cib le  im p lem en tatio n   o f   th p r o p o s ed   s ch e d u lin g   p r o ce d u r e.   I ts   tab u lar   f o r m at  an d   ea s o f   ca lcu latio n   m ak it  s u itab le  f o r   o p er atio n al  p lan n in g   in   ea r ly - s tag s tu d ies.  T h E x ce s h ee is   o r g an ized   wit h   2 4   co lu m n s   r ep r esen tin g   ea c h   h o u r   o f   th d ay ,   a n d   r o ws  allo ca ted   f o r   ea ch   g e n er atio n   u n it:  p h o to v o ltaic ,   win d ,   g e o th er m al,   an d   h y d r o p o wer   p lan ts .   T h e   f ir s s tep   in v o lv es  e n ter in g   th e   h o u r ly   f o r ec asted   p o we r   o u tp u ts   f r o m   PV  an d   win d   p l an ts   o b tain ed   f r o m   th AR I M A - b ased   f o r ec asti n g   m o d el.   T h g eo t h er m al  p la n is   ass ig n ed   co n s tan o u tp u o f   4 0 o f   its   r ated   ca p ac ity ,   r ep r esen tin g   b ase - lo a d   o p er ati o n .   s tan d ar d   d aily   lo ad   p r o f ile   d er iv e d   f r o m   h is t o r ical  s y s tem   d ata   is   th en   in t r o d u ce d .   T h n ex t   s tep   in v o l v es  ca lcu latin g   th r em ain in g   lo ad   th at  m u s b c o v er ed   b y   th h y d r o p o wer   p la n t.  T h is   is   d o n b y   s u b tr ac tin g   th to tal  o u tp u o f   th p h o t o v o ltaic,   win d ,   an d   g e o th er m al  p la n ts   f r o m   th lo ad   d em an d   at   ea ch   h o u r .   T h e   g en er atio n   s ch ed u lin g   is   f o r m u lated   b ased   o n   th p o wer   b alan ce   co n s tr ain t,  w h ich   en s u r es  th at  to tal  g en er atio n   m ee ts   s y s tem   d em an d   at  e v er y   tim e   s tep .   T h s ch ed u lin g   r elatio n s h ip   is   d e f in ed   in   ( 4 ) :     L oa De ma n =   PV   Out put  W in d   Out put  G e othe r m a l   Output  Hyd r op ow e r   Output   ( 4 )     T h r esu ltin g   v alu es  d ete r m in th ex ac am o u n o f   p o wer   t h at  th h y d r o p o wer   p lan m u s s u p p ly   in   o r d er   to   m ain tain   b ala n ce d   s y s tem .   T h is   eq u atio n   r ep r esen ts   th co r s ch ed u lin g   f o r m u latio n   u s ed   in   th is   wo r k ,   wh er h y d r o p o wer   o u tp u is   ad ju s ted   to   co m p en s ate  f o r   th r esid u al  d em an d .   T h r esu ltin g   g en er atio n   s ch ed u le  p r o v id es  co m p let 2 4 - h o u r   o p er atio n al  p lan   t h at  alig n s   g en er atio n   with   d e m an d   o n   a n   h o u r ly   b asis .   T h u s o f   E x ce allo ws  f o r   r a p id   iter atio n ,   ea s y   u p d ates,  an d   tr an s p ar e n in s p e ctio n   o f   s ch ed u lin g   b eh av io r ,   p a r ticu lar ly   th e   r a m p in g   o f   t h h y d r o p o wer   p l an to   r esp o n d   to   r en ewa b le   in ter m itten cy .   T h e   s ch ed u le  clea r ly   h ig h lig h ts   h o u r s   o f   s u r p lu s   o r   d ef icit  in   r e n ewa b le  g e n er atio n   an d   s h o w s   h o d is p atch a b le  r eso u r ce s   co m p e n s ate  ac co r d in g ly .   W h ile  th is   s ch ed u lin g   ap p r o ac h   is   s tr aig h tf o r war d ,   it  estab lis h es  s y s tem atic  f o u n d atio n   th at   ca n   b e   f u r th er   e n h an ce d   with   o p tim izatio n   tech n i q u es  in   f u t u r wo r k .   Mo r eo v e r ,   th o u tp u ts   f r o m   th is   s tag e ,   s p ec if ically   th d is p atch   lev els  o f   ea ch   g en er ato r ,   ar u s ed   in   th s u b s eq u en p h ase,   wh er e   p o wer   f lo w   s im u latio n   is   co n d u cted   to   v alid ate  th o p e r atio n al  f ea s ib ilit y   o f   th s ch e d u le  a n d   ass es s   tech n ical  p er f o r m a n ce   i n d icato r s   s u ch   as v o lta g lev el s   an d   tr an s m is s io n   lo s s es.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   o f a n   in te g r a ted   fo r ec a s tin g   a n d   s ch ed u lin g   mo d el  fo r   p o w er p la n ts   to   b a la n ce     ( S ya fii )   2117   2 . 3 .     P o wer   s y s t em   e v a lua t io n us ing   lo a d f lo a na ly s is   T h f in al  s tag o f   th is   wo r k s   m eth o d o lo g y   in v o lv es  th ev alu atio n   o f   th elec tr ical  p o w er   s y s tem 's   p er f o r m an ce   th r o u g h   lo ad   f lo an aly s is ,   aim ed   at  test in g   th o p e r atio n al  f ea s ib ilit y   o f   th f o r ec ast - b ased   s ch ed u lin g   s tr ateg y .   L o a d   f lo an aly s is   is   ess en tia f o r   d ete r m in in g   s tead y - s tate  o p er atin g   co n d itio n s ,   s u c h   as   b u s   v o ltag es,  p o wer   f lo ws,  an d   s y s tem   lo s s es,  u n d er   g iv en   g en er atio n   a n d   lo a d   s ce n ar io s .   T h s im u latio n   is   s tr u ctu r ed   ar o u n d   1 4 - b u s   s y s tem   n etwo r k   th at  in co r p o r ates  all  r elev an s y s tem   co m p o n en ts ,   in clu d i n g   g en er atio n   u n its ,   tr an s m is s io n   lin es,  tr an s f o r m er s ,   a n d   lo a d   ce n ter s .   T h is   n etwo r k   s er v es  as  r ep r esen tativ e   m o d el  to   ass ess   wh eth er   th h o u r ly   s ch ed u led   p o wer   in je ctio n s   f r o m   d if f er e n g en e r atio n   s o u r ce s   ca n   b e   tech n ically   ac co m m o d ated   wit h in   th co n s tr ain ts   o f   v o ltag an d   cu r r en t lim its .   T h s y s tem   m o d el   is   co n s tr u cted   b y   d ef i n in g   th to p o l o g y   a n d   p ar am eter s   o f   ea ch   elec tr ical  co m p o n en t.  T h b u s es  ar co n f ig u r e d   to   r ep r esen d if f er e n lo ad   an d   g e n er atio n   n o d es,  wh ile  tr an s m is s io n   lin es  ar m o d ele d   b ased   o n   ass u m ed   o r   ty p ical  im p ed an ce s   s u itab le  f o r   m e d iu m - v o ltag d is tr ib u tio n   s y s tem s .   T r an s f o r m e r s   ar in clu d ed   to   s im u late  v o ltag lev el  tr an s iti o n s ,   p ar ticu lar ly   f o r   in teg r atin g   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   wh ich   m ay   b e   co n n ec ted   at  l o wer   v o ltag e   lev els.  E ac h   g e n er ato r   is   ass ig n ed   to   s p ec if ic  b u s   b ased   o n   p r ac tical  co n n ec tio n   p o in t s ,   with   th eir   h o u r ly   p o wer   o u tp u ts   d ef in e d   b y   th e   r esu lts   f r o m   th e   f o r e ca s tin g   an d   s ch ed u lin g   s tag es.  T h p h o to v o ltaic  an d   win d   p o we r   p lan ts   ar e   m o d eled   with   tim e - v ar y i n g   p o we r   in jectio n ,   wh ile  th g eo t h er m al  p o wer   p lan is   s et  to   p r o v id co n s tan o u tp u t.  T h h y d r o p o wer   p lan t' s   g en er atio n   is   ad ju s ted   h o u r ly   to   b alan ce   th n et  lo a d ,   ac ti n g   as  d is p atch ab le  u n it.  A n   o v er v iew  o f   th e   m o d eled   s y s tem   a r ch itectu r i s   illu s tr ated   in   Fig u r e   2 ,   w h ich   p r esen ts   th e   s in g le - lin e   d iag r am   ( SLD)   o f   th e   14 - b u s   s y s tem   n etwo r k .   T h 1 4 - b u s   n etwo r k   r e p r esen ts   s im p lifie d   tr an s m is s io n d is tr ib u tio n   p o wer   s y s tem   d e s ig n ed   to   ca p tu r th e   ess en tial  ch ar ac ter is tics   o f   r en ewa b le - in teg r ated   o p er atio n .   T h e   tr an s m is s io n   le v el  ac co m m o d ates   th win d   p o we r   p lan t,  g eo th er m al  p lan t,  h y d r o p o wer   p lan t,  an d   r e p r esen tativ tr an s m is s io n   lo ad ,   w h ile  th e   d is tr ib u tio n   lev el   in clu d es   th e   p h o to v o ltaic  p o wer   p lan t   an d   s ev er al  d is tr ib u ted   l o ad   b u s es.  T h is   s im p lifie d   co n f ig u r atio n   en a b les  th co o r d in ated   e v alu atio n   o f   p o we r   tr an s f er   b etwe en   tr a n s m is s i o n   an d   d is tr ib u tio n   n etwo r k s   wh ile   m ain tain in g   co m p u tatio n ally   ef f icien t   test   s y s tem   s u itab le  f o r   v alid atin g   th e   p r o p o s e d   f o r ec asti n g - b ased   s ch ed u lin g   f r am ewo r k .   T h ad o p ted   ele ctr ical  p ar am eter s ,   in clu d in g   r ep r esen tativ lin im p ed an ce s ,   tr an s f o r m e r   r atin g s ,   an d   b u s   v o ltag b ases ,   wer k ep c o n s tan t h r o u g h o u all   s im u latio n   s ce n ar io s   to   en s u r c o n s is ten t e v alu atio n   o f   th p r o p o s ed   s ch ed u lin g   f r am ewo r k .             Fig u r e   2 .   Sin g le - li n e   d iag r a m   o f   th 14 - b u s   s y s tem       T h s im u latio n   p r o ce s s   in v o lv es  r u n n in g   2 4   s ep ar ate  lo ad   f lo an aly s es,  o n f o r   ea ch   h o u r   o f   th e   d ay ,   co r r esp o n d in g   to   th h o u r ly   f o r ec ast  an d   d is p atch   s ch ed u le.   Fo r   ev er y   s im u latio n ,   b u s   v o ltag es,  lin e   cu r r en ts ,   ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   f lo ws,  an d   r ea p o wer   lo s s es  ar ca lcu lated .   T h an aly s is   i s   co n d u cted   u s in g   th New to n - R ap h s o n   m eth o d ,   wh ic h   o f f e r s   h ig h   a cc u r ac y   an d   co n v er g e n ce   s p ee d   f o r   p o wer   f lo w   p r o b lem s .   T h s etu p   also   in clu d es  s y s tem - wid co n s tr ain ts   s u ch   as  v o ltag lim it s   ( ty p ically   ± 5 f r o m   n o m in al  v o ltag e) ,   t h er m al  lim its   o f   tr an s m is s io n   lin es,  an d   g en er ato r   o p e r atin g   b o u n d ar ie s .   T h ese  co n s tr ain ts   ar em b e d d ed   with in   th s i m u latio n   to   en s u r th at   ea ch   h o u r s   o p er atin g   p o in r em a in s   with in   s af a n d   f ea s ib le  lim its .   B y   au to m atin g   th e   s im u latio n s   f o r   all   2 4   h o u r s ,   a   f u ll - d ay   o p er ati o n al  p r o f ile  is   co n s tr u cted   f o r   th m o d eled   s y s tem ,   en ab l in g   f u r t h er   ev al u atio n   in   later   s tag 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 E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2112 - 2 1 2 6   2118   T h r o u g h o u t   t h e   s i m u la ti o n   s et u p ,   atte n t i o n   is   g iv en   t o   m ai n t ain in g   co n s is te n c y   b et we en   th f o r ec ast - s ch ed u l e   d ata   an d   t h e   m o d e i n p u ts .   A ll   g e n e r a to r   c ap a citi es,   t im e - s er ies   o u tp u ts ,   a n d   lo a d   v al u es   a r e   p r e p r o c ess e d   i n   E x c el   a n d   as   i n p u d a ta   o f   p r o g r a m   s im u l ati o n   f o r   ac c u r a cy   an d   t r a ce ab ilit y .   F u r t h e r m o r e ,   all   b u s es   a r e   la b e le d   a n d   o r g a n i ze d   s y s te m at ic all y   t o   t r a ck   th ei r   b e h a v i o r   a cr o s s   d i f f er e n t   ti m e   in t er v als.   Alt h o u g h   th e   s im u l ati o n   r es u lts   t h e m s el v es  ar n o i n t er p r et e d   i n   t h is   s ec t io n ,   t h m e th o d o l o g y   en s u r es  t h a s u f f i cie n t   d at is   g en e r at ed   f o r   a n a l y zi n g   k e y   p e r f o r m a n c m et r ics   i n   th n e x p h as o f   th r es ea r ch .   T h s t r u ct u r e d   ap p r o ac h   ta k e n   i n   th is   m o d eli n g   a n d   s i m u la ti o n   s ta g e   e n s u r es  t h at   te c h n ica v al id ati o n   o f   th f o r ec as t - d r i v e n   s ch ed u l is   g r o u n d e d   in   s t an d a r d   p o we r   s y s t em   p r ac tic es  an d   r e f le cts   r ea l is ti o p e r a ti n g   c o n d it io n s .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .    Resul t s   o f   re newa ble e nerg y   f o re c a s t ing   a nd   co nv er s io n t o   po wer   o utput   T h e   f o r e c a s ti n g   p r o c e s s   i n   t h is   w o r k   b e g i n s   w i t h   t h e   r e a l - t i m a c q u i s it i o n   o f   e n v i r o n m e n t a p a r a m e t e r s ,   s p e c i f i ca l l y   s o la r   i r r a d i a n c e   a n d   w i n d   s p e e d ,   u s i n g   a   c u s t o m - b u i l t   m e as u r e m e n t   s y s t em .   R e a l - t i m e   s o l a r   i r r a d i a n c e   a n d   w i n d   s p e e d   d a t a   w e r e   c o l l e c t e d   u s i n g   p y r a n o m e t e r   a n d   a n e m o m e t e r   s e n s o r s   i n t e g r a t e d   w it h   a   R as p b e r r y   P i - b as e d   m o n i t o r i n g   s y s t e m .   H o u r l y   d a t a   w e r e   r e c o r d e d   c o n t i n u o u s l y   f o r   t h r e e   d a y s   a n d   u s e d   f o r   s h o r t - t e r m   f o r e c as ti n g   a n a l y s is .   T h e   e n ti r e   s e t u p   i s   e n c l o s e d   in   a   p r o t e c ti v e ,   w e a t h e r - r es is t an t   b o x   t o   w i t h s t a n d   f i e l d   c o n d i t i o n s .   T h e   f o r e c a s tin g   s y s t e m   c o n f i g u r a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 ,   w h e r e   t h e   R as p b e r r y   P i - b a s e d   m o n i t o r i n g   u n i t   a n d   p o w e r   s u p p l y   w e r e   i n s t a ll e d   i n   a   s h a d ed   a n d   p r o t e c t e d   l o c a ti o n ,   w h i le   t h e   e n v i r o n m e n t al  s e n s o r s   w e r e   p l a c e d   o u t d o o r s   t o   d i r e c t l y   m e a s u r e   s o l a r   i r r a d i a n c e   a n d   w i n d   s p e e d .   F i g u r e   3 ( a )   s h o w s   t h R as p b e r r y   P i - b a s e d   m o n i t o r i n g   u n i t   a n d   p o w e r   s u p p l y   s y s t em   c o n f i g u r e d   f o r   c o n t i n u o u s   d a t a   a c q u i s i t i o n   a n d   p r o c e s s i n g .   Fi g u r e   3 ( b )   p r e s e n t s   t h e   o u t d o o r   s o l a r   i r r a d i a n c e   a n d   w i n d   s p e e d   s e n s o r s   c o n n e c te d   t o   t h e   R a s p b e r r y   P i   t h r o u g h   c a b l es   f o r   c o n t in u o u s   d a t a   t r a n s m i s s i o n   a n d   r e a l - t i m e   e n v i r o n m e n ta l   d a ta   c o l l e c ti o n .   T h i s   c o n f i g u r a t i o n   e n a b l e s   t h e   s y s t em   t o   c o n t i n u o u s l y   a c q u i r e   a n d   p r o c e s s   e n v i r o n m e n t al   m e as u r e m e n t s   u n d e r   a c t u al  o u t d o o r   c o n d i t i o n s .           ( a)   ( b )     Fig u r e   3 .   Fo r ec asti n g   s y s tem : ( a)   th R asp b er r y   Pi - b ased   m o n ito r in g   a n d   p o wer   s u p p ly   u n it,    an d   ( b )   th o u td o o r   s o lar   ir r ad ian ce   an d   win d   s p ee d   s en s o r s       Data   wer co llected   at  h o u r ly   in ter v als  f o r   th r ee   co n s ec u tiv d ay s ,   f o r m in g   th b asis   f o r   tim s er ies   f o r ec asti n g .   T h ir r ad ian ce   p r o f ile  ex h i b its   ty p ical  b ell - s h ap ed   cu r v d u r i n g   d ay lig h t   h o u r s ,   p ea k i n g   at   n o o n   an d   d r o p p i n g   to   z er o   at  n ig h t,   wh ile  win d   s p ee d   s h o ws  m o r er r atic  f lu ctu atio n s   th r o u g h o u th d a y .   T h ese  p atter n s   ar p r esen ted   in   Fig u r e   4 ,   w h ich   d is p lay s   th h is to r ical  d ata  f o r   b o th   ( a)   s o lar   ir r a d ian ce   an d   ( b )   win d   s p ee d .   T h h is to r ical  d ata  e x h ib it  tem p o r al  v ar iab ilit y   in   b o th   s o lar   ir r a d ian ce   an d   win d   s p ee d   p r o f iles   o v e r   th o b s er v atio n   p er io d .   Alth o u g h   th d ataset  is   lim ited   to   th r ee   d ay s   o f   h o u r ly   m ea s u r em e n ts ,   it  is   co n s id er ed   s u f f icien f o r   s h o r t - ter m   f o r ec asti n g   aim ed   at  o p er atio n al  s c h ed u lin g ,   wh ile  lo n g er   d atasets   ar r ec o m m en d e d   f o r   im p r o v in g   g e n er aliza tio n   p er f o r m a n ce .   T h AR I MA   m o d el  was   s elec t ed   to   f o r ec ast b o th   s o lar   ir r ad i an ce   an d   win d   s p ee d   d u to   its   ab ilit y   t o   h an d le  s h o r t - ter m ,   u n iv ar iate  tim s er ies  d ata  ef f ec tiv ely .   Fo r   ea c h   v a r iab le,   s ev er al  ca n d id ate  m o d els  we r e   ev alu ated   u s in g   th Ak aik e   I n f o r m atio n   C r iter io n   ( AI C )   a n d   B ay esian   I n f o r m atio n   C r iter io n   ( B I C )   to   s elec th m o s s u itab le  co n f ig u r atio n .   T h r esu lts   o f   th m o d el  s elec tio n   p r o ce s s   ar s u m m ar ize d   in   T ab le  1 ( a)   f o r   s o lar   ir r ad ian ce   a n d   T ab le  1 ( b )   f o r   win d   s p ee d .   B ased   o n   th e s cr iter ia,   AR I MA   ( 2 , 1 , 2 )   wa s   s elec ted   f o r   s o lar   ir r ad ian ce ,   wh ile  AR I MA   ( 1 , 1 , 1 )   was  ch o s en   f o r   wi n d   s p ee d   f o r ec asti n g .   T h e   s elec ted   AR I MA   co n f ig u r atio n s   ar e   co n s is ten with   th AC F/P AC d iag n o s t ic  an aly s is   an d   wer f u r th e r   c o n f ir m e d   u s in g   th e   lo west AI C   an d   B I C   v alu es a m o n g   t h ev alu ated   ca n d id ate  m o d els.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   o f a n   in te g r a ted   fo r ec a s tin g   a n d   s ch ed u lin g   mo d el  fo r   p o w er p la n ts   to   b a la n ce     ( S ya fii )   2119   Usi n g   th s elec ted   m o d els,  2 4 - h o u r   f o r ec asts   wer g en e r ated .   T h ese  p r ed ictio n s   wer c o m p ar ed   to   th last   2 4   h o u r s   o f   o b s er v ed   d ata  u s in g   q u a n titativ er r o r   m etr ics,  in clu d in g   MA E ,   R MSE ,   an d   MA PE,   to   en s u r r ig o r o u s   v alid atio n   o f   f o r ec asti n g   p e r f o r m an ce .   T h co m p ar is o n   s h o ws  th at  th f o r ec asted   v alu es   g en er ally   f o llo th tem p o r al  tr en d s   o b s er v ed   in   th h i s to r ical  d ata.   T h f o r ec asti n g   r esu lts   s h o th at   AR I MA   s u cc es s f u lly   ca p tu r ed   th s h o r t - ter m   v a r iab ilit y   o f   b o th   r en ewa b le  s o u r ce s .   T h lo wer   MA PE  o b tain ed   f o r   win d   s p ee d   f o r ec asti n g   s u g g ests   th at  win d   s p ee d   ex h ib ited   r elativ ely   s m o o th er   te m p o r al   v ar iatio n s   d u r in g   th o b s er v ati o n   p er io d ,   allo win g   th AR I MA   m o d el  to   ca p tu r its   tr en d   m o r ef f ec tiv ely .   I n   co n tr ast,  s o lar   ir r ad ian ce   s h o wed   h ig h er   f o r ec asti n g   er r o r   b ec au s it  is   s tr o n g ly   in f l u en ce d   b y   r a p id ly   ch an g in g   clo u d   co v er   an d   atm o s p h er ic  co n d itio n s ,   wh ich   m ay   in tr o d u ce   a b r u p f lu ctu atio n s   th at  ar d if f icu lt  to   r ep r esen u s in g   u n iv ar i ate  s tatis tical  m o d el.   Sin ce   th AR I MA   m o d el   r elies  s o lely   o n   h is to r ical   o b s er v atio n s   with o u in co r p o r atin g   ex o g en o u s   m eteo r o lo g ical  v ar iab les,  its   ca p ab ilit y   to   ca p tu r e   s u d d e n   ir r ad ian ce   ch an g es  is   in h er en tly   lim ited .   Nev er th eless ,   th o b tain ed   f o r ec asti n g   ac cu r ac y   r em ain s   ad eq u ate   f o r   th s h o r t - ter m   o p er atio n al  s ch ed u lin g   o b jectiv co n s id er ed   in   th is   s tu d y .           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   His to r ical  d ata  o v er   t h r ee   d ay s : ( a )   h is to r ical  s o lar   i r r ad ian ce   a n d   ( b )   h is to r ical  wi n d   s p ee d         T ab le  1 .   AI C   an d   B I C   v alu es f o r   AR I MA   m o d els : ( a)   s o lar   ir r ad ian ce   an d   ( b )   win d   s p ee d   ( a)   M o d e l   A I C   B I C   A R I M A   ( 1 , 0 , 1 )   5 3 1 , 5 2 7 3   5 3 8 , 1 8 1 6   A R I M A   ( 1 , 1 , 1 )   5 2 1 , 0 5 8 1   5 2 5 , 9 7 0 9   A R I M A   ( 2 , 0 , 1 )   5 1 6 , 7 2 3 4   5 2 5 , 0 4 1 2   A R I M A   ( 1 , 0 , 2 )   5 3 1 , 7 5 0 3   5 4 0 , 0 6 8 1   A R I M A   ( 2 , 0 , 2 )   5 1 8 , 6 3 3 6   5 2 8 , 6 1 5 0   A R I M A   ( 2 , 1 , 1 )   5 1 6 , 8 5 8 4   5 2 3 , 4 0 8 7   A R I M A   ( 1 , 1 , 2 )   5 2 2 , 9 3 9 5   5 2 9 , 4 8 9 8   A R I M A   ( 2 , 1 , 2 )   5 1 0 , 3 1 6 7   5 1 8 , 5 0 4 6     ( b )   M o d e l   A I C   B I C   A R I M A   ( 1 , 0 , 1 )   2 6 3 , 1 6 0 2   2 7 2 , 2 6 6 8   A R I M A   ( 1 , 1 , 1 )   2 6 1 , 6 8 8 5   2 6 8 , 4 7 6 6   A R I M A   ( 2 , 0 , 1 )   2 6 4 , 6 2 4 0   2 7 6 , 0 0 7 3   A R I M A   ( 1 , 0 , 2 )   2 6 4 , 7 2 3 5   2 7 6 , 1 0 6 8   A R I M A   ( 2 , 0 , 2 )   2 6 6 , 3 0 6 9   2 7 9 , 9 6 6 9   A R I M A   ( 2 , 1 , 1 )   2 6 3 , 1 9 9 7   2 7 2 , 2 5 0 4   A R I M A   ( 1 , 1 , 2 )   2 6 3 , 2 9 9 7   2 7 2 , 3 5 0 4   A R I M A   ( 2 , 1 , 2 )   2 6 4 , 9 8 3 5   2 7 6 , 2 9 6 9         T o   ev al u ate  f o r ec asti n g   p er f o r m an ce ,   th e   p r e d ictio n   r esu lts   wer v alid ate d   u s in g   a   h is to r ical   v alid atio n   ap p r o ac h   b y   c o m p a r in g   th f o r ec asted   v alu es  wit h   th last   2 4   h o u r s   o f   o b s er v e d   d ata.   Fo r ec asti n g   ac cu r ac y   was a s s ess ed   u s in g   m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   r o o t m ea n   s q u ar e r r o r   ( R MSE ) ,   an d   m ea n   ab s o lu te   p er ce n tag e r r o r   ( MA PE) .   Fo r   s o lar   ir r ad ian ce   f o r ec asti n g ,   t h o b tain e d   MA E   an d   R MSE   v alu es  wer 1 1 2 . 7 5   W /m ²  an d   1 8 5 . 6 5   W /m ²,   r esp ec tiv ely ,   with   MA PE  v alu o f   1 8 . 4 3 %.  Me an wh ile,   th win d   s p ee d   f o r ec asti n g   p r o d u ce d   MA E   an d   R MSE   v alu es  o f   0 . 9 0   m /s   an d   1 . 0 3   m /s ,   r esp ec tiv ely ,   with   MA P E   v alu o f   1 4 . 1 2 %.   T h ese  r esu lts   in d icate   th at  th AR I MA   m o d els  wer ca p ab l o f   ca p tu r in g   th e   s h o r t - ter m   tem p o r al  v a r iab ilit y   o f   s o lar   ir r a d ian ce   an d   win d   s p ee d   with   ac ce p ta b le  f o r ec asti n g   ac cu r ac y   f o r   o p e r atio n al  s ch ed u lin g   ap p licatio n s .   Alth o u g h   m o r e   ad v a n ce d   f o r e ca s tin g   m eth o d s   s u c h   as  ar tifi cial  n eu r al  n etwo r k s   ( ANN) ,   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM ) ,   an d   h y b r id   m o d els  h av d em o n s tr ated   h ig h er   f o r ec asti n g   ac cu r ac y   f o r   lar g an d   h ig h ly   n o n lin ea r   r en ewa b le   en er g y   d atasets ,   th e   AR I MA   m o d el   was  in ten tio n ally   a d o p ted   i n   th is   s tu d y   b ec au s th av ailab le  d ataset  co n s is ted   o f   o n ly   th r ee   d a y s   o f   h o u r ly   o b s er v atio n s .   Un d e r   s u ch   lim ited   d ata  co n d itio n s ,   AR I MA   p r o v id es   s im p le,   co m p u tatio n ally   e f f icien t,  an d   in ter p r etab le  f o r ec asti n g   ap p r o ac h   wh ile  s till   ac h iev in g   ac ce p tab le  p r ed ictio n   ac c u r ac y ,   as  in d i ca ted   b y   th e   o b tain ed   MA E ,   R MSE ,   an d   MA PE   v alu es.  Sin ce   th e   o b jectiv o f   th is   s tu d y   is   to   d ev elo p   an   in teg r ate d   o p er atio n al   f r am ewo r k   lin k in g   f o r ec asti n g ,   s ch ed u lin g ,   an d   p o wer   s y s tem   ev alu atio n ,   th f o r ec asti n g   ac cu r ac y   ac h ie v ed   b y   AR I MA   is   co n s id er ed   s u f f icien t   to   s u p p o r th e   s u b s eq u en t   s ch ed u lin g   a n d   lo a d   f lo a n aly s es.  c o m p ar is o n   with   s im p le   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 E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 :   2112 - 2 1 2 6   2120   b aselin ap p r o ac h es,  s u ch   as th p er s is ten ce   m o d el,   was n o t in clu d ed   in   th p r esen t w o r k   b ec au s th p r im ar y   o b jectiv was to   d em o n s tr ate  th f ea s ib ilit y   o f   th in teg r ated   f o r ec asti n g s ch ed u lin g   f r a m e wo r k   r ath er   th a n   to   b en ch m ar k   f o r e ca s tin g   alg o r it h m s .   Su ch   co m p ar is o n s   will  b co n s id er ed   in   f u tu r wo r k .   Fig u r 5   co m p a r es  th h is to r ical  o b s er v atio n s   an d   th c o r r esp o n d in g   AR I MA   f o r ec asti n g   r esu lts   f o r   Fig u r 5 ( a)   s o lar   ir r ad ian ce   an d   Fig u r 5 ( b )   win d   s p ee d   o v er   th 2 4 - h o u r   p r ed ictio n   h o r iz o n .           ( a)   ( b )     Fig u r e   5 .   His to r ical  an d   p r e d icted   wea th er : ( a)   s o lar   i r r ad iati o n   an d   ( b )   win d   s p ee d       All  f ig u r es  ar p r esen ted   with   p r o p er ly   lab ele d   ax es  an d   u n its   to   en s u r clar ity   an d   in ter p r etab ilit y .   T h h is to r ical  an d   f o r ec asted   p r o f iles   ar d ir ec tly   co m p ar ed   u s in g   tim e - s er ies  o v er lay s   to   illu s tr ate  tem p o r al   alig n m en b etwe en   p r ed icted   an d   o b s er v ed   v alu es.  Alth o u g h   n o r m alize d   er r o r   p lo ts   ar n o e x p licitly   in clu d ed ,   f o r ec asti n g   p er f o r m an ce   is   q u an titativ ely   ev al u ated   u s in g   MA E ,   R MSE ,   an d   MA PE  m etr ics,  wh ich   p r o v id e   s tan d ar d ized   in d icato r s   o f   p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h s o lar   ir r ad ian ce   f o r ec asts   wer th en   co n v e r ted   in to   elec t r ical  p o wer   o u tp u u s in g   p r o p o r tio n al  m eth o d   d escr ib e d   in   th m eth o d o lo g y .   Ass u m in g   s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC)  with   G STC  1 0 0 0   W /m ²  an d   a   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem   with   Pm ax   2   MW,  ea ch   h o u r s   o u tp u t   was  s ca led   lin ea r ly   b y   th e   ir r ad ian ce   r atio .   I n   th is   s tu d y ,   t h co n v er s io n   ass u m es  co n s tan o p er atin g   co n d itio n s   n ea r   STC  with   co n s tan PV  ef f icien cy   d u r in g   th o b s er v a tio n   p er io d .   T h r esu ltin g   PV  o u tp u f o r ec ast  is   s h o wn   in   Fig u r e   6 ( a) ,   wh ich   in d icate s   m ax im u m   g en er ati o n   n ea r   m id d a y   an d   n ea r - ze r o   o u tp u d u r in g   ev e n in g   a n d   n i g h ttime   h o u r s .   Fo r   th win d   p o wer   c o n v e r s io n ,   t h p r ed e f in ed   p la n ch ar ac ter i s tics   wer u s ed r ated   ca p ac ity   o f   5   MW,  cu t - in   s p ee d   o f   3   m /s ,   r ated   s p ee d   o f   1 2   m /s ,   an d   cu t - o u s p ee d   o f   2 5   m /s .   W in d   s p ee d s   b elo 3   m /s   an d   ab o v 2 5   m /s   ar co n s id er ed   n o n - o p e r atio n al,   wh ile  s p ee d s   b etwe e n   3   m /s   an d   1 2   m /s   s ca le  lin ea r ly   to   t h r ated   ca p ac ity .   T h f o r ec asted   win d   s p ee d s   p r ed o m in an tly   f ell  with in   th ef f ec ti v g en e r atio n   r an g e,   allo win g   th e   win d   p o wer   p lan t   to   d eli v er   v ar iab le  o u t p u th r o u g h o u t   th 2 4   h o u r s .   T h r esu ltin g   p r ed ic ted   p o wer   o u t p u is   p r esen ted   in   Fig u r e   6 ( b ) ,   s h o win g   th e   tem p o r al  v ar iati o n   o f   win d   p o wer   g e n er ati o n   th r o u g h o u t h f o r ec asti n g   h o r izo n .           ( a)   ( b )     Fig u r e   6 .   His to r ical  an d   p r e d icted   p o wer : ( a )   s o lar   p o wer   o u t p u t   an d   ( b )   win d   p o wer   o u tp u t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   o f a n   in te g r a ted   fo r ec a s tin g   a n d   s ch ed u lin g   mo d el  fo r   p o w er p la n ts   to   b a la n ce     ( S ya fii )   2121   T h f o r ec asti n g   r esu lts   an d   co n v er ted   r en ewa b le  p o wer   o u tp u ts   wer s u b s eq u en tly   u s ed   as  in p u ts   f o r   th g e n er atio n   s ch ed u lin g   s t ag e.   T h r esu lts   in d icate   th a th AR I MA - b ased   ap p r o ac h   was  ca p ab le  o f   ca p tu r in g   th s h o r t - ter m   tem p o r al  v a r iab ilit y   o f   s o lar   ir r a d ian ce   an d   win d   s p ee d ,   e n ab lin g   m o r e   r eliab le   esti m atio n   o f   r en ewa b le  p o wer   av ailab ilit y .   T h ese  f o r ec asts   f o r m ed   th f o u n d atio n   f o r   th s u b s eq u en t   s ch ed u lin g   an d   s y s tem   ev alu atio n   s tag es,  s u p p o r tin g   p r o ac t iv co o r d i n atio n   b etwe en   in te r m itten r en ewa b le   g en er atio n   an d   d is p atch ab le  p o wer   p la n ts .   T h is   o u tc o m d ir ec tly   ad d r ess es  th r esear ch   g ap   r elate d   t o   th e   lim ited   in teg r atio n   b etwe en   r e n ewa b le  f o r ec asti n g   a n d   o p er a tio n al  s ch ed u lin g   f r am ewo r k s   in   p o wer   s y s tem s .     3 . 2 .    G ener a t io s cheduli ng   re s ults   B ased   o n   th f o r ec asted   p o w er   o u tp u ts   f r o m   th p h o t o v o l taic  an d   win d   p o wer   p lan ts ,   a   24 - h o u r   g en er atio n   s ch ed u lin g   s tr ateg y   was  d e v elo p ed   to   m ain tain   th b alan ce   b etwe en   g en e r atio n   an d   lo a d   d em an d   u n d er   v ar y in g   r en ewa b le  o u tp u co n d itio n s .   T h e   g eo th e r m al  p o wer   p lan t   was  tr ea ted   a s   b ase - lo ad   u n it,   s u p p ly in g   a   f ix ed   o u tp u o f   4 0 o f   its   ca p ac ity   th r o u g h o u th d ay ,   wh ile  t h h y d r o p o wer   p lan was  co n f ig u r ed   as  b alan cin g   g e n er ato r   to   co m p en s ate  f o r   th e   m is m atch   b etwe en   r en ewa b le   s u p p ly   a n d   d em an d .   T h s ch ed u lin g   s h ee was  ar r an g ed   in   tab u la r   f o r m at,   d i s p lay in g   h o u r ly   v alu es  f o r   lo ad   d em an d ,   p o wer   g en er atio n   f r o m   ea c h   p lan t ,   an d   th e   ca lcu lated   r eq u ir e m e n f r o m   th e   h y d r o p o wer   p lan t.  T h is   E x ce l - b ased   ap p r o ac h   is   u s ed   as  s im p l if ied   to o f o r   m o d elin g   a n d   d o es  n o r ep r esen r ea l - ti m im p lem en tatio n   p latf o r m .   Fig u r e   7   p r esen ts   s n ap s h o t   o f   th e   E x ce l - b ased   s ch ed u lin g   m atr ix ,   wh ich   s h o ws  h o ea ch   g en er ato r   co n tr ib u tes to   th h o u r ly   d em a n d   p r o f ile.           Fig u r e   7 .   Gen e r atio n   s ch ed u lin g   d ev elo p ed   in   E x ce l       T h lo ad   p r o f ile  u s ed   in   th is   s tu d y   f o llo ws  ty p ical  d aily   d em an d   cu r v e,   with   m o d er at d em an d   d u r in g   ea r ly   m o r n in g   h o u r s ,   s h ar p   i n cr ea s ar o u n d   m id d ay ,   a n d   g r ad u al   d ec lin e   in   th e   ev en in g .   T h e   f o r ec asted   g en er atio n   f r o m   th PV  an d   win d   p lan ts ,   wh ile   s u b s tan tial,  is   in ter m itten an d   u n ab le  to   m ee p ea k   lo ad   o n   its   o wn .   T h e   g eo th e r m al  p o wer   p lan t   p r o v id es   co n s is ten o u tp u t,   b u t   it  is   n o s u f f icien to   f ill  th e   s h o r tf all  d u r in g   h ig h - d em a n d   p er io d s .   T h e r ef o r e ,   th h y d r o p o wer   p lan m u s ad ju s its   o u tp u d y n a m ically   to   en s u r th d em an d - g e n er atio n   b alan ce   is   m ain tain ed   at  e ac h   h o u r .   T h r esu ltin g   s ch e d u led   h y d r o p o we r   o u tp u t w as c o m p u ted   b y   s u b tr ac tin g   th s u m   o f   th o th er   g e n er ato r s   o u tp u ts   f r o m   th to ta l h o u r ly   d em an d .   T o   v is u alize   th o v er all  b eh av io r   o f   th s ch ed u lin g   p r o ce s s ,   s tack ed   ar ea   c h ar was  cr ea t ed   to   s h o w   th h o u r ly   co n tr i b u tio n   o f   ea c h   g e n er ato r   an d   th e   to tal  s y s tem   d em a n d .   T h is   is   s h o wn   in   Fig u r e   8 ,   wh er e   th e   d em an d   cu r v is   o v er laid   wit h   th e   g en e r atio n   cu r v es  o f   th PV,  win d ,   g e o th er m al,   an d   h y d r o p o wer   p lan ts .   T h ch a r clea r ly   illu s tr ates  th v ar iab le   n atu r e   o f   s o lar   an d   win d   g e n er atio n ,   th e   s tead y   co n tr ib u tio n   f r o m   th e   g eo th er m al  p la n t,  an d   th c o m p en s ato r y   r o le  p lay ed   b y   th h y d r o p o wer   p la n t,  wh ich   r a m p s   u p   an d   d o wn   as  n ee d ed   to   f ill th g ap   b etwe en   d em an d   a n d   a v ailab le  r en ewa b le  g en er atio n .   T h s ch ed u lin g   r esu lts   s h o th h o u r l y   co o r d in atio n   b etwe e n   r en ewa b le  an d   d is p atch a b le  g en er atio n   u n its   u n d er   v ar y i n g   d em an d   co n d itio n s .   T h b alan cin g   b eh av io r   o f   th h y d r o p o wer   p lan is   p ar ticu lar ly   cr u cial  d u r in g   ea r ly   m o r n i n g   an d   late  ev en in g   h o u r s   wh e n   s o lar   g en er atio n   is   ab s en t,   d em o n s tr atin g   t h im p o r tan ce   o f   f lex ib le   g en e r a tio n   in   co m p e n s atin g   f o r   r en e wab le  in ter m itten cy .   T h e   r es u lts   also   s h o th at  ac cu r ate  f o r ec asti n g   s ig n if ica n tly   in f lu en ce s   th ef f ec tiv en ess   o f   th s ch ed u lin g   s tr ateg y ,   s in ce   th d is p atch   p lan   d ep en d s   d ir ec tly   o n   p r e d icted   r en ewa b le  o u tp u t.  T h e s f in d in g s   in d icate   th at  th p r o p o s ed   in teg r ated   f o r ec asti n g   an d   s ch ed u lin g   f r am ewo r k   ca n   m ai n tain   g e n er atio n - d em an d   b alan ce   d y n am ically ,   th er e b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.