Published September 19, 2019 | Version v1
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Multivariate modelling of weather variables

Description

Renewable energy production and electricity consumption both depend heavily on weather: temperature, precipitations, wind, solar radiation... Thus, making impact studies on the supply/demand equilibrium may require a weather generator, that is a model capable of quickly simulating long, realistic time series of weather variables, at the daily time step. To this aim, one of the possible approaches is using hidden Markov models: we assume that the evolution of the weather variables are governed by a latent variable that can be interpreted as a weather type. Using this approach, we propose a model able to simulate simultaneously temperature, wind speed and precipitations, accounting for the specific non-stationarities of weather variables. Besides, we study some theoretical properties of cyclo-stationary hidden Markov models: we provide simple conditions of identifiability and we show the strong consistency of the maximum likelihood estimator. We also show this property of the MLE for hidden Markov models including long-term polynomial trends. (author)

Abstract (French)

La production d'energie renouvelable et la consommation d'electricite dependent largement des conditions meteorologiques: temperature, precipitations, vent, rayonnement solaire... Ainsi, pour realiser des etudes d'impact sur l'equilibre offre-demande, on peut utiliser un generateur de temps, c'est-a-dire un modele permettant de simuler rapidement de longues series de variables meteorologiques realistes, au pas de temps journalier. L'une des approches possibles pour atteindre cet objectif utilise les modeles de Markov cache: l'evolution des variables a modeliser est supposee dependre d'une variable latente que l'on peut interpreter comme un type de temps. En adoptant cette approche, nous proposons dans cette these un modele permettant de simuler simultanement la temperature, la vitesse du vent et les precipitations, en tenant compte des non-stationnarites qui caracterisent les variables meteorologiques. D'autre part, nous nous interessons a certaines proprietes theoriques des modeles de Markov cache cyclo-stationnaires: nous donnons des conditions simples pour assurer leur identifiabilite et la consistance forte de l'estimateur du maximum de vraisemblance. On montre aussi cette propriete de l'EMV pour des modeles de Markov cache incluant des tendances de long terme sous forme polynomiale. (auteur)

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Original title (French)
Modelisation multivariee de variables meteorologiques

Publishing Information

Imprint Pagination
255 p.
Report number
FRNC-TH--14153

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Notes
92 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses