Uma nova variante de stacking ensemble baseada em aprendizagem de máquina para previsão da velocidade do vento

dc.contributor.advisor-co1OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4497607460894318
dc.contributor.advisor-co1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-6640-3182
dc.contributor.advisor1AFFONSO, Carolina de Mattos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2228901515752720
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-7284-7679
dc.contributor.memberOLIVEIRA, Leonardo Willer de
dc.contributor.memberSARAIVA, Filipe de Oliveira
dc.contributor.memberARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9223644407644508
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5883877669437870
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4001747699670004
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-9542-8357
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-3187-4221
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-3514-0401
dc.creatorFONSECA, Sebastião Borges
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9323576700875503
dc.creator.ORCID******
dc.date.accessioned2026-02-25T18:47:25Z
dc.date.available2026-02-25T18:47:25Z
dc.date.issued2025-09-26
dc.description.abstractWind power generation has experienced a significant increase in recent years, making wind speed forecasting tools an essential task to enhance the integration of renewable energy sources. This thesis proposes a novel Stacking ensemble variant, named Data Stacking, based on Machine Learning algorithms for wind speed forecasting. The model simultaneously combines original input data with the predictions of base learners to produce the final estimate. The methodology was validated using two datasets: the Korea Composite Stock Price Index (KOSPI) benchmark and a wind speed database from a Brazilian city, including several meteorological variables. The process involved data preprocessing, feature selection, and evaluation under different forecasting horizons with multiple error metrics. Results showed that Data Stacking consistently outperformed individual algorithms and traditional ensembles such as Stacking and Multi-level Stacking. For the Brazilian wind speed dataset, the model achieved a mean absolute error (MAE) of 0.4855 and a normalized root mean square error (nRMSE) of 0.2389, with error reductions ranging from 0.7% to 4.4% compared to Stacking, depending on the selected base learners. Furthermore, the study demonstrated that Data Stacking can yield satisfactory results even when including base learners with poor predictive performance, highlighting its robustness.
dc.description.resumoA geração de energia eólica apresentou expressivo crescimento nos últimos anos, tornando as ferramentas de previsão da velocidade do vento um elemento essencial para ampliar a integração de fontes renováveis ao sistema elétrico. Este trabalho propõe uma nova variante de Stacking, denominada Data Stacking, baseada em algoritmos de Aprendizado de Máquina para previsão da velocidade do vento. O modelo combina simultaneamente os dados originais de entrada e as previsões geradas pelos aprendizes de base, produzindo estimativas finais mais precisas. A metodologia foi validada por meio de duas bases: um conjunto de dados de referência internacional (KOSPI) e uma base de dados de velocidade do vento de uma cidade brasileira, composta por diversas variáveis meteorológicas. O processo incluiu pré-processamento, seleção de atributos e avaliação em diferentes horizontes de previsão, utilizando múltiplas medidas de erro. Os resultados demonstraram que o Data Stacking apresentou desempenho superior em relação a algoritmos individuais e a ensembles tradicionais, como Stacking e Multi-level Stacking. Para a base de vento brasileira, o modelo obteve erro absoluto médio (MAE) de 0,4855 e raiz do erro quadrático normalizado (nRMSE) de 0,2389, com reduções de erro variando de 0,7% a 4,4% em relação ao Stacking, dependendo dos algoritmos base. Observou-se que o Data Stacking é capaz de alcançar bons resultados mesmo quando utiliza algoritmos de base com baixo desempenho, evidenciando sua robustez.
dc.identifier.citationFONSECA, Sebastião Borges. Uma nova variante de stacking ensemble baseada em aprendizagem de máquina para previsão da velocidade do vento. Orientadora: Carolina de Mattos Affonso. 2025. 86 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18025. Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18025
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source.uriDisponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectModelos ensemble
dc.subjectAprendizagem de máquina
dc.subjectStacking
dc.subjectPrevisão da velocidade do vento
dc.subjectEnergia eólica
dc.subjectEnsemble model
dc.subjectMachine learning
dc.subjectStacking
dc.subjectWind speed forecasting
dc.subjectWind energy
dc.subject.areadeconcentracaoCOMPUTAÇÃO APLICADA
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaINTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL
dc.titleUma nova variante de stacking ensemble baseada em aprendizagem de máquina para previsão da velocidade do vento
dc.typeTesept_BR

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