Abrupte veranderingen in de productie van windenergie vormen een bron van ernstige schade aan energiesystemen. Onderzoekers van de Universiteit van Kyoto ontwikkelden een stochastische modelleringsmethode die het mogelijk maakt om de impact van dergelijke verschijnselen te evalueren. Het kenmerk van de methode ligt in zijn significante computationele effectiviteit in vergelijking met standaard Monte Carlo-simulatie, en de toepasbaarheid ervan op analyse en synthese van verschillende systemen die onderhevig zijn aan extreme uitschieters.

De introductie van windenergieopwekking in het elektriciteitssysteem verloopt actief, voornamelijk in de Verenigde Staten en Europa, en zal naar verwachting worden voortgezet in Japan. Echter, bij de uitvoering, het is cruciaal om de voorspellingsonzekerheid van outputfluctuaties aan te pakken. De fluctuatie van de opwekking van windenergie is meestal klein, maar het wordt extreem groot door het optreden van windstoten en turbulentie met een niet te verwaarlozen frequentie. Dergelijke extreme uitschieters worden beschouwd als een bron van ernstige schade aan energiesystemen.

Om een ​​dergelijke fluctuatie in de opwekking van windenergie op te vangen, het stellen van doelen zoals "de frequentiefluctuatie absoluut binnen 0,2 Hz houden" zou onbereikbaar zijn of zou resulteren in een te conservatief ontwerp. Daarom, het stellen van probabilistische doelen zoals "houd de frequentiefluctuatie binnen 0,2 Hz met 99,7 procent of meer" is onmisbaar.

Probabilistische onzekerheid wordt statistisch geëvalueerd, gewoonlijk door aan te nemen dat het de normale verdeling gehoorzaamt voor zijn wiskundige verwerkbaarheid. De outputuitschieters bij de opwekking van windenergie zijn, echter, frequenter dan weergegeven door de normale verdeling. Zelfs als een gecompliceerde simulator kan worden geconstrueerd zonder een normale verdeling aan te nemen, het is niet realistisch om de statistische eigenschap te onderzoeken door middel van Monte Carlo-simulatie. Dit komt omdat het vereiste aantal monsters explodeert voordat er voldoende extreme uitbijters optreden.

Er is een evaluatiemethode ontwikkeld voor de impact van fluctuaties in windenergie op de kwaliteit van het elektriciteitssysteem. De methode bouwt eerst probabilistische modellen op uitgaande van de stabiele verdeling (een uitbreiding van de normale verdeling) op de onzekerheid. Vervolgens, in plaats van het model te gebruiken als een simulator om gegevensmonsters te genereren, we berekenen de statistische eigenschappen rechtstreeks uit parameters in het model. Het belangrijkste kenmerk is 1. de invloed van extreme uitbijters goed kan worden overwogen, 2. model kan eenvoudig worden bepaald uit werkelijke gegevens, en 3. de berekeningskosten zijn erg laag. De methode bleek geldig te zijn door de toepassing ervan op de schatting van frequentieafwijkingen op basis van werkelijke gegevens van het elektriciteitssysteem.

Deze nieuw voorgestelde probabilistische evaluatiemethode stelt ons in staat om het risico van het elektriciteitssysteem kwantitatief te evalueren dat wordt veroorzaakt door het optreden van extreem abrupte veranderingen in de opwekking van windenergie. Tegenmaatregelen op basis van de evaluatie zouden bijdragen tot een verbetering van de betrouwbaarheid en de economische efficiëntie van het elektriciteitssysteem. Er moet ook worden opgemerkt dat de voorgestelde methode toepasbaar is op analyse en synthese van verschillende systemen met extreme uitbijters.