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Reconstruction of a forecasting method of electric power loads using auto-tuning type correntropy

Research Project

Project/Area Number 18K04087
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

Fukuyama Yoshikazu  明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (10710022)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords翌日最大電力負荷予測 / 異常値対応 / コレントロピー / エンジニアリングレス / ロバスト推定 / エンジニアリング削減 / 異常値を含む学習データ / カーネルサイズ自動調整 / 進化計算手法 / 電力負荷予測 / カーネルサイズ / 進化計算
Outline of Final Research Achievements

Peak electric load forecasting considering outliers from smart meters due to communication delays is a crucial operation in power producer and suppliers (PPSs). To tackle this challenge, this research has developed a novel Maximum Correntropy Criterion based artificial neural network for peak load forecasting. The method can modify a kernel size of MCC automatically and Rmax (a ignoring rate in learning data) is also automatically tuned using early stopping. Moreover, using the Coin Betting, learning rate for the neural network is also automatically tuned during learning. Therefore, it is not required to tune various hyper parameters.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

新電力の需給運用に不可欠な翌日最大電力負荷予測に対し,スマートメータ通信の一時遅延等による異常値対応にMaximum Correntropy Criterionを用いた高精度予測方式を世界初で開発した。各種ハイパーパラメータ調整を最小限とし,実用性で学術的意義が大きい。
新電力の場合,スマートメータデータ受信遅れ等により需要値が一時的に低いデータも用いた学習への対応が実務上重要課題となっている。また,電力業界以外からの参入も多く,需要予測専門家を必要としない予測方式確立が切望されている。本研究成果により,我が国が進める新電力等による電力分野自由化進展を促進できると考えられ社会的意義が大きい。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Daily Peak Load Forecasting by a Correntropy based Artificial Neural Network using an Adaptive Kernel Size Method Considering Outliers2021

    • Author(s)
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Power and Energy

      Volume: 141 Issue: 2 Pages: 163-170

    • DOI

      10.1541/ieejpes.141.163

    • NAID

      130007979641

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • Year and Date
      2021-02-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Maximum Correntropy Criterionを用いたCoin Bettingに基づくANNによる翌日最大電力負荷予測2023

    • Author(s)
      五十嵐匡人,福山良和,飯坂達也,松井 哲郎
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ロバスト性の高いMaximum Correntropy Criterionに基づくANNによる翌日最大電力負荷予測2022

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      令和4年電気学会電力技術/電力系統技術/半導体電力変換合同研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Early Stoppingベースのカーネルサイズ自動調整を用いたコレントロピーに基づくANN2022

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      令和4年電気学会全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Hyperparameter Tuning of a Correntropy based ANN for Daily Electric Power Peak Load Forecasting by Modified Brain Storm Optimization2021

    • Author(s)
      Naoki Sato, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, and Tetsuro Matsui
    • Organizer
      2021 IEEE 15th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modified Brain Storm Optimizationによるハイパーパラメータ調整をコレントロピーベースのANNに用いた翌日最大電力負荷予測2021

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      2021年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 異常値を考慮した改良型カーネルサイズ自動調整を用いたコレントロピーと重み減衰に基づく ANN による翌日最大電力負荷予測2021

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] コレントロピーと重み減衰を用いたArtificial Neural Network による翌日最大電力負荷予測2020

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      令和2年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] A Correntropy Based Artificial Neural Network using Early Stopping for Daily Peak Load Forecasting2020

    • Author(s)
      Naoki Sato, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, and Tetsuro Matsui
    • Organizer
      2020 59th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異常値を考慮したカーネルサイズ自動調整を用いたコレントロピーと重み減衰に基づくANNによる翌日最大電力負荷予測2020

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Early Stoppingを用いたコレントロピーに基づくANNによる翌日最大電力負荷予測手法2020

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会全国大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Daily Peak Load Forecasting by Artificial Neural Network using Differential Evolutionary Particle Swarm Optimization Considering Outliers2019

    • Author(s)
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      IFAC CSGRES2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 翌日電力負荷予測における異常値を考慮したコレントロピーに基づく並列 DEEPSO を用いた Artificial Neural Networkの適用2019

    • Author(s)
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会電力・エネルギー部門大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 翌日最大電力負荷予測における異常値を考慮する ANN 損失関数の比較2019

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会電力・エネルギー部門大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 翌日最大電力負荷予測における異常値を考慮するANN損失関数の比較検証2019

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 翌日電力負荷予測に対する異常値を考慮したコレントロピーを用いたArtificial Neural Networkのカーネルサイズ自動調整手法の基礎検討2019

    • Author(s)
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] コレントロピーと最小二乗法に基づくANNによるJITモデリングベースのアンサンブル学習を適用した翌日最大電力負荷予測手法の提案2019

    • Author(s)
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Daily Peak Load Forecasting by Artificial Neural Network using Differential Evolutionary Particle Swarm Optimization Considering Outliers2019

    • Author(s)
      Daiji Sakurai, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, Tetsuro Matsui
    • Organizer
      IFAC Workshop on Control of Smart Grid and Renewable Energy Systems
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 翌日の最大電力負荷予測における異常値を含むデータに対するエンジニアリング削減のためのANNパラメータ学習へのコレントロピーに基づくDifferential Evolutionary Particle Swarm Optimizationの適用2018

    • Author(s)
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 翌日最大電力負荷予測における異常値を考慮したコレントロピーに基づくDEEPSOを用いたANNの適用2018

    • Author(s)
      櫻井大士,佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 明治大学 教員データベース

    • URL

      https://gyoseki1.mind.meiji.ac.jp/mjuhp/KgApp?resId=S001494

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム2021

    • Inventor(s)
      島崎祐一,櫻井大士,松井哲郎,福山良和,佐藤尚輝,五十嵐匡人
    • Industrial Property Rights Holder
      島崎祐一,櫻井大士,松井哲郎,福山良和,佐藤尚輝,五十嵐匡人
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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