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A machine learning-based methodology for short-term kinetic energy forecasting with real-time application: Nordic Power System case

Publicado en:International Journal Of Electrical Power & Energy Systems. 156 109730- - 2024-02-01 156(), DOI: 10.1016/j.ijepes.2023.109730

Autores: Riquelme-Dominguez, JM; Carranza-García, M; Lara-Benítez, P; González-Longatt, FM

Afiliaciones

Bank Amer, Proc Engn Team Global Risk Analyt, 2 King Edward St - Autor o Coautor
Univ Exeter, Fac Environm Sci & Econ, Exeter Sci Pk - Autor o Coautor
Univ Seville, Div Comp Sci, Av Reina Mercedes S-N - Autor o Coautor
Univ Seville, Escuela Tecn Super Ingn, Elect Engn Dept - Autor o Coautor

Resumen

The progressive substitution of conventional synchronous generation for renewable-based generation imposes a series of challenges in many aspects of modern power systems, among which are the issues related to the low rotational inertia systems. Rotational inertia and the kinetic energy stored in the rotating masses in the power system play a fundamental role in the operation of power systems as it represents in some sort the ability of the system to withstand imbalances between generation and demand. Therefore, transmission system operators (TSOs) need tools to forecast the inertia or the kinetic energy available in the systems in the very short term (from minutes to hours) in order to take appropriate actions if the values fall below the one that ensures secure operation. This paper proposes a methodology based on machine learning (ML) techniques for short-term kinetic energy forecasting available in power systems; it focuses on the length of the moving window, which allows for obtaining a balance between the historical information needed and the horizon of forecasting. The proposed methodology aims to be as flexible as possible to apply to any power system, regardless of the data available and the software used. To illustrate the proposed methodology, time series of the kinetic energy recorded in the Nordic Power System (NPS) has been used as a case study. The results show that Linear Regression (LR) is the most suitable method for a time horizon of one hour due to its high accuracy to-simplicity ratio, while Long Short-Term Memory (LSTM) is the most accurate for a forecasting horizon of four hours. Experimental assessment has been carried out using Typhoon HIL-404 simulator, verifying that both algorithms are suitable for real-time simulation.

Palabras clave
ControllerData seriesForecastingInertiaKinetic energyMachine learning

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista International Journal Of Electrical Power & Energy Systems debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 65/353, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Electrical & Electronic.

2025-04-30:

  • WoS: 4
  • Scopus: 5
  • OpenCitations: 2
Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-04-30:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 32 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/86470/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United Kingdom.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (RIQUELME DOMINGUEZ, JOSE MIGUEL) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido RIQUELME DOMINGUEZ, JOSE MIGUEL.