베이지안 네트워크 기반 계층적 CPV 태양광 추적 시스템 (A Hierarchical CPV Solar Generation Tracking System based on Modular Bayesian Network)

지구 온난화 문제왿� 화석 연료 양의 한계 때문에 재생 가능한 전력 생산에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 재생 에너지 중 태양광 에너지의 전력 생산 비율은 점차 증가함에 따라 집광형 태양광 발전 시스템은 높은 전력 생산량으로 각광받고 있다. 하지만 이 시스템은 태양광 중첩률이 높을 때 가장 높은 발전 효율을 내기 때문에 허용 오차 범위가 작은 정밀 태양 추적 시스템이 필요하다. 본 논��에서는 복잡한 환경에 대응할 수 있는 베이지안 네트워크왿� 나이브 베이즈 분류기를 이용한 계층적 추적 시스템을 제안한다. 베이지안 네트워크는 불완전하고 불확실한 상황을 모델링 하는데 강력한 모델로 충분한 양의 데이터가 없을 경우에도 도메인 지식을 바탕으로 네트워크를 설계할 수 있다는 장점이 있다. 제안하는 계층적 확률 시스템에서는 불확실한 하늘 상황을 9개로 분류하고 모듈형 베이지안 네트워크를 이용하여 현재 날씨 상황을 추론한다. 또한 나이브 베이즈 분류기를 이용하여 추론된 날씨 상황을 고려한 효율적인 추적 방법을 분류하고 선택한다. 베이지안 네트워크의 유용성을 평가하기 위해 실제 날씨 데이터를 수집하였고 평균 93.9%의 정확도(Accuracy)를 보였다. 또한, 제안하는 시스템과 핀홀 카메라 시스템의 태양광 발전 효율을 비교한 결과 약 16.58%의 성능이 향상됨을 확인하였다.

The power production using renewable energy is more important because of a limited amount of fossil fuel and the problem of global warming. A concentrative photovoltaic system comes into the spotlight with high energy production, since the rate of power production using solar energy is proliferated. These systems, however, need to sophisticated tracking methods to give the high power production. In this paper, we propose a hierarchical tracking system using modular Bayesian networks and a naive Bayes classifier. The Bayesian networks can respond flexibly in uncertain situations and can be designed by domain knowledge even when the data are not enough. Bayesian network modules infer the weather states which are classified into nine classes. Then, naive Bayes classifier selects the most effective method considering inferred weather states and the system makes a decision using the rules. We collected real weather data for the experiments and the average accuracy of the proposed method is 93.9%. In addition, comparing the photovoltaic efficiency with the pinhole camera system results in improved performance of about 16.58%.