Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50406
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8778-7886
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Previsão de geração de energia fotovoltaica baseada em aprendizado de máquina com monitoramento de degradação e aprendizado incremental
Alternate title (s): Photovoltaic power generation forecasting based on machine learning with concept drift monitoring and incremental learning
Author: Tiago, Vitor Hugo Honorato
First Advisor: Souza, Jefferson Rodrigo de
First coorientator: Pessin, Gustavo
First member of the Committee: Nascimento, Marcelo Zanchetta do
Second member of the Committee: Segundo, Alan Kardek Rêgo
Summary: A crescente participação da energia fotovoltaica na matriz elétrica evidencia a necessidade de métodos de previsão capazes de fornecer estimativas precisas da geração de energia, contribuindo para o planejamento da operação do sistema elétrico. Entretanto, modelos preditivos podem sofrer degradação de desempenho ao longo do tempo em decorrência de mudanças nas características dos dados, tornando necessária sua adaptação contínua. Nesse contexto, esta dissertação propõe uma arquitetura adaptativa para previsão de geração de energia fotovoltaica baseada em aprendizado de máquina, integrando monitoramento de degradação e aprendizado incremental. Inicialmente, foram avaliadas diferentes estratégias de pré-processamento, modelos preditivos e métodos de otimização de hiperparâmetros utilizando dados históricos de uma usina fotovoltaica localizada em Minas Gerais. Foram avaliados os modelos persistência, ARIMA, Regressão Ridge, MLP e LSTM. Em seguida, um segundo conjunto de dados foi utilizado para avaliar atributos cíclicos, remoção de variáveis pouco correlacionadas e exclusão do período noturno. Por fim, foram avaliadas quatro configurações adaptativas combinando os detectores CUSUM e ADWIN às estratégias de aprendizado incremental fine-tuning e EWC. Os resultados demonstraram que a agregação pela média, a normalização Min-Max e os modelos LSTM apresentaram os melhores desempenhos preditivos, sobretudo para horizontes superiores a 15 minutos. A remoção do período noturno favoreceu o aprendizado dos modelos, enquanto a inclusão de atributos cíclicos não produziu ganhos consistentes. Entre as arquiteturas adaptativas avaliadas, a combinação ADWIN + EWC apresentou o melhor desempenho, reduzindo a frequência de atualizações do modelo e preservando sua capacidade preditiva ao longo do tempo. Além disso, o aprendizado incremental permitiu adaptar progressivamente modelos treinados com poucos dados, evidenciando seu potencial para aplicações reais.
Abstract: The increasing participation of photovoltaic energy in the electrical grid highlights the need for forecasting methods capable of providing accurate estimates of power generation, supporting the planning and operation of power systems. However, predictive models may experience concept drift over time due to changes in data characteristics, requiring continuous adaptation. In this context, this study proposes an adaptive architecture for photovoltaic power forecasting based on machine learning, integrating concept drift monitoring and incremental learning. Initially, different preprocessing strategies, predictive models, and hyperparameter optimization methods were evaluated using historical data from a photovoltaic power plant located in Minas Gerais, Brazil. The evaluated models included Persistence, ARIMA, Ridge Regression, MLP, and LSTM networks. Subsequently, a second dataset was used to evaluate the effects of cyclical features, the removal of weakly correlated variables, and the exclusion of nighttime data. Finally, four adaptive configurations combining the CUSUM and ADWIN concept drift detectors with the finetuning and EWC incremental learning strategies were evaluated. The results showed that mean aggregation, Min-Max normalization, and LSTM models achieved the best predictive performance, particularly for forecasting horizons longer than 15 minutes. Excluding nighttime data improved model learning, whereas the inclusion of cyclical features did not provide consistent performance gains. Among the evaluated adaptive architectures, the ADWIN + EWC combination achieved the best performance, reducing the frequency of model updates while preserving predictive accuracy over time. Furthermore, incremental learning enabled models trained with limited data to progressively adapt, demonstrating its potential for real-world applications.
Keywords: Previsão de geração fotovoltaica
Aprendizado incremental
Monitoramento de degradação
LSTM
Energia solar
EWC
ADWIN
Photovoltaic power forecasting
Incremental learning
Concept drift
Solar energy
Computação
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
Subject: Computação
Geração de energia fotovoltaica
Energia solar
Inteligência artificial
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: TIAGO, Vitor Hugo Honorato. Previsão de geração de energia fotovoltaica baseada em aprendizado de máquina com monitoramento de degradação e aprendizado incremental. 2026. 139 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.677.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.677
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50406
Date of defense: 28-Aug-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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