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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8778-7886
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Previsão de geração de energia fotovoltaica baseada em aprendizado de máquina com monitoramento de degradação e aprendizado incremental
Título(s) alternativo(s): Photovoltaic power generation forecasting based on machine learning with concept drift monitoring and incremental learning
Autor(es): Tiago, Vitor Hugo Honorato
Primeiro orientador: Souza, Jefferson Rodrigo de
Primeiro coorientador: Pessin, Gustavo
Primeiro membro da banca: Nascimento, Marcelo Zanchetta do
Segundo membro da banca: Segundo, Alan Kardek Rêgo
Resumo: 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.
Palavras-chave: Previsão de geração fotovoltaica
Aprendizado incremental
Monitoramento de degradação
LSTM
Energia solar
EWC
ADWIN
Photovoltaic power forecasting
Incremental learning
Concept drift
Solar energy
Computação
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
Assunto: Computação
Geração de energia fotovoltaica
Energia solar
Inteligência artificial
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Referência: 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.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.677
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50406
Data de defesa: 28-Ago-2026
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): 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.
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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