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自動調整型Correntropyによる電力負荷予測手法の再構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K04087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関明治大学

研究代表者

福山 良和  明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (10710022)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード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
研究成果の概要

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(MCC)をベースとしたニューラルネットワークを用いた高精度予測方式を世界初で開発した。カーネルサイズを自動調整し,学習データの何割を学習しないかというRmax値の調整をEarly Stopping適用により必要としない方式を確立した。ニューラルネットワークの学習率という課題に対し,Coin Betting手法を用いることにより,学習率を自動的に調整できる方式とした。これらにより,実運用者のエンジニアリングをほぼなくすことに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 異常値を考慮したカーネルサイズ自動調整を用いたCorrentropyに基づくANNによる翌日最大電力需要予測手法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 141 号: 2 ページ: 163-170

    • DOI

      10.1541/ieejpes.141.163

    • NAID

      130007979641

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • 年月日
      2021-02-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      五十嵐匡人,福山良和,飯坂達也,松井 哲郎
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      令和4年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Hyperparameter Tuning of a Correntropy based ANN for Daily Electric Power Peak Load Forecasting by Modified Brain Storm Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sato, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, and Tetsuro Matsui
    • 学会等名
      2021 IEEE 15th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      2021年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      令和2年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Correntropy Based Artificial Neural Network using Early Stopping for Daily Peak Load Forecasting2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sato, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, and Tetsuro Matsui
    • 学会等名
      2020 59th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Daily Peak Load Forecasting by Artificial Neural Network using Differential Evolutionary Particle Swarm Optimization Considering Outliers2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      IFAC CSGRES2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会システム・スマートファシリティ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Daily Peak Load Forecasting by Artificial Neural Network using Differential Evolutionary Particle Swarm Optimization Considering Outliers2019

    • 著者名/発表者名
      Daiji Sakurai, Yoshikazu Fukuyama, Tatsuya Iizaka, Tetsuro Matsui
    • 学会等名
      IFAC Workshop on Control of Smart Grid and Renewable Energy Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      櫻井大士,佐藤尚輝,福山良和,飯坂達也,松井哲郎
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 明治大学 教員データベース

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム2021

    • 発明者名
      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
    • 権利者名
      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
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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