Forecasting reservoir levels using data-driven methods and typical scenarios

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira Júnior, Jordão Natal de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-30052025-100430/
Resumo: Precise forecasting of reservoir levels is essential in hydroelectric power generation to maximize energy output and guarantee the sustainability of water resources. Forecasting water variables is intricate because of multiple uncertainties and intricate teleconnection couplings. Predicting the outcome and fully comprehending their relationship is challenging, thereby rendering it unfeasible to consolidate them into a single equation. A different strategy involves employing data-driven techniques for making predictions. This thesis presents a novel probabilistic model for forecasting reservoir levels. The proposed methodology combines traditional forecasting techniques with advanced probabilistic modeling methods. This integration addresses the uncertainties and complexities associated with hydrological and meteorological variables impacting reservoir levels. The model was extensively tested using historical data from the Furnas reservoir and energy equivalent reservoir, which included various seasonal cycles and hydrological fluctuations. The results demonstrate that it surpasses conventional deterministic-only forecasting models regarding predictive accuracy, providing strong evidence of its capability to enhance operational decision-making in hydroelectric power management. Additionally, it produces credibility intervals and assesses scenario-based forecasts for convenient evaluation and efficient computation.
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spelling Forecasting reservoir levels using data-driven methods and typical scenariosPrevisão de níveis de reservatórios usando métodos baseados em dados e cenários típicosaprendizado de máquinabayesian methodsbayesian networksconvoluçãoconvolutiondynamic bayesian networksel niño and la niñael niño e la niñaestatísticaforecasting time seriesmachine learningmétodos bayesianosnível de reservatórioprevisão de séries temporaisredes bayesianasredes bayesianas dinâmicasreservoir levelstatisticsteleconexõesteleconnectionsPrecise forecasting of reservoir levels is essential in hydroelectric power generation to maximize energy output and guarantee the sustainability of water resources. Forecasting water variables is intricate because of multiple uncertainties and intricate teleconnection couplings. Predicting the outcome and fully comprehending their relationship is challenging, thereby rendering it unfeasible to consolidate them into a single equation. A different strategy involves employing data-driven techniques for making predictions. This thesis presents a novel probabilistic model for forecasting reservoir levels. The proposed methodology combines traditional forecasting techniques with advanced probabilistic modeling methods. This integration addresses the uncertainties and complexities associated with hydrological and meteorological variables impacting reservoir levels. The model was extensively tested using historical data from the Furnas reservoir and energy equivalent reservoir, which included various seasonal cycles and hydrological fluctuations. The results demonstrate that it surpasses conventional deterministic-only forecasting models regarding predictive accuracy, providing strong evidence of its capability to enhance operational decision-making in hydroelectric power management. Additionally, it produces credibility intervals and assesses scenario-based forecasts for convenient evaluation and efficient computation.A previsão precisa dos níveis dos reservatórios é essencial na geração de energia hidrelétrica para maximizar a produção de energia e garantir a sustentabilidade dos recursos hídricos. A previsão de variáveis hídricas é complexa devido a múltiplas incertezas e acoplamentos de teleconexões intrincados. Prever o resultado e compreender plenamente a relação entre essas variáveis é desafiador, tornando inviável consolidá-las em uma única equação. Uma estratégia alternativa envolve o uso de técnicas baseadas em dados para fazer previsões. Este trabalho apresenta um novo modelo probabilístico para prever os níveis dos reservatórios. A metodologia proposta combina técnicas tradicionais de previsão com métodos avançados de modelagem probabilística. Esta integração aborda as incertezas e complexidades inerentes às variáveis hidrológicas e meteorológicas que impactam os níveis dos reservatórios. O modelo foi extensivamente testado utilizando dados históricos do reservatório de Furnas e dos Reservatórios Equivalentes de Energia, que incluíram uma ampla gama de ciclos sazonais e flutuações hidrológicas. Os resultados demonstram que ele supera os modelos convencionais de previsão determinística em termos de precisão preditiva, fornecendo fortes evidências de sua capacidade de aprimorar a tomada de decisões operacionais na gestão de energia hidrelétrica. Além disso, o modelo produz intervalos de credibilidade e avalia previsões baseadas em cenários para uma avaliação conveniente e cálculo eficiente.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMaciel, Carlos DiasOliveira Júnior, Jordão Natal de2024-09-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-30052025-100430/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-06-03T13:31:02Zoai:teses.usp.br:tde-30052025-100430Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-06-03T13:31:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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