Dissertação 2009/2010

1Dissertação 2009/2010

DESENVOLVIMENTO DE MODELOS DE PREVISÃO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

Ricardo Nuno Freitas Neves 020503035

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• aSumário1.Motivação

2.Objectivos

3.Situação Fotovoltaica em Portugal Continental

4.Estrutura do Modelo

5.Resultados

6.Conclusões

Dissertação 2009/2010

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1. MotivaçãoDissertação 2009/2010

• a

Sistemas de Previsão de Produção Fotovoltaica

Necessidade de Fornecer Previsões Dependentes das Características da Central

Crescente Integração de Energia Solar

Impactos na Rede Eléctrica

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2. ObjectivosDissertação 2009/2010

• a

Desenvolver um Modelo de Previsão de Produção de Energia Solar Fotovoltaica.

•Resolver problema da desagregação das previsões meteorológicas globais em directa e difusa;

•Simulação de produção para diferentes características da central;

•Ajuste da simulação de produção aos valores reais de produção.

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Caracterização da Situação Fotovoltaica em Portugal Continental


• a

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• aFigura 1

3. CaracterizaçãoDissertação 2009/2010

Centrais Actuais (Potência Instalada > 40 kWp)

Figura 2

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• a3. Caracterização


Figura 1

Futuras Centrais (Potência Instalada > 40 kWp)

8

• a

3. CaracterizaçãoDissertação 2009/2010

Figura 1 Figura 2

Figura 3 Figura 4

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Modelo Desenvolvido


• a

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• a4. Estrutura do ModeloDissertação 2009/2010

ho

hg_hor

Tamb

NN1

ho – Irradiância Extraterrestre [W/m2]

NN – Rede Neuronal

hg_hor – Irradiância Global Plano Horizontal [W/m2]

hb_hor – Irradiância Directa Plano Horizontal [W/m2]

hd_hor – Irradiância Difusa Plano Horizontal [W/m2]

hb_inc – Irradiância Global Plano Painel [W/m2]

Tamb – Temperatura Ambiente [ºC}

Pprev – Potência Prevista [W]

Pprev_NN3 – Potência Prevista output de NN3

[W]

NN2

Pprev_NN3

NN3

hb_inc

Pprev

FASE 1Irradiância

Extraterrestre

FASE 2Desagregação

Irradiância Directa e

Difusa

FASE 3Irradiância total Plano

Painel

FASE 4Simulação Produção

FASE 5Previsão Produção Ajustada

hb_hor hd_hor

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• aFase 1 – Irradiância ExtraterrestreDissertação 2009/2010

Calcular a irradiância extraterrestre, para o plano horizontal, relativamente ao local definido para a instalação, segundo:

Figura 1

Figura 2

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• aFase 2 – Desagregação Irradiância GlobalDissertação 2009/2010

Criar rede neuronal 1 (NN1) e rede neuronal 2 (NN2);

Desagregar a previsão da irradiância global horizontal nas suas componentes, directa e difusa através da NN1 e NN2, respectivamente;

hg_hor

NN1 NN2

hb_hor

ho

hd_hor

ho – Irradiância Extraterrestre [W/m2]


hg_hor – Irradiância Global Plano Horizontal [W/m2]



Cálculo analítico

Previsão Meteorológica

Irradiância Directa Irradiância Difusa

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• aFase 3 – Irradiância Directa Plano PainelDissertação 2009/2010

Calcular irradiância directa para o plano do painel, em função do tipo de sistema mecânico de seguimento adoptado.

hb_hor

hb_fixo

hb_1eixo_h

or

hb_1eixo_ve

rt

hb_2eixos

hd_hor

ht_inc



hb_inc – Irradiância Global Plano Painel [W/m2]

ht_inc – irradiância Total Plano Painel [W/m2]

hb_inc

Irradiância Directa Irradiância Difusa

Irradiância Total Plano Painel

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• aFase 3 – Irradiância Directa Plano PainelDissertação 2009/2010

Tipo Sistema Mecânico Seguimento Descrição

FixoOrientação (at) e inclinação

fixa (gt)

1 Eixo Horizontal, Seguimento ZenitalInclinação definida em função

da elevação solar (gs) e orientação fixa

1 Eixo Vertical, Seguimento AzimutalInclinação fixa e orientação

definida em função do azimute solar (as)

2 Eixos Inclinação e orientação variável

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• aFase 4 – Previsão de Potência ProduzidaDissertação 2009/2010

Calcular previsão de produção da central, função das suas características e da variável NWP (temperatura ambiente).

Acentral – Área Ocupada pelos Painéis

ht_inc – Irradiância Total no Plano do Painel


η – Rendimento

Tamb – Temperatura Ambiente

TC – Temperatura da Célula

Tamb

Pprev

ht_inc

TC

η (TC)

Acentral

ηcentral

Irradiância Total Plano Painel

Simulação de Potência

Efeito Temperatura Dados Centrais

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• aFase 5 – Previsão de Potência AjustadaDissertação 2009/2010

Proceder ao ajuste da previsão de produção da central, recorrendo à rede neuronal 3 (NN3).


Pprev_NN3 – Potência Prevista Ajustada pela NN3 [W]


Pprev

Pprev_NN3

NN3

Previsão de Potência

Simulação de Potência

Ajuste • Velocidade do Vento• Desempenho do Parque

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Resultados do Modelo


• a

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• a5. ResultadosDissertação 2009/2010

Desagregação da irradiância global, no plano horizontal, nas suas componentes directa e difusa, para 3 dias de teste.

Figura 3

Figura 2Figura 1

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Desagregação da irradiância global, no plano horizontal, nas suas componentes directa e difusa, para 1 mês de teste.

Figura 1 Figura 2

Figura 3

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Fase 2 a 4 - 3 dias de Janeiro (Central Moura)

Figura 3

Figura 2Figura 1

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Caracterização das 4 centrais de estudo

Características das Centrais Moura MARL Serpa Vila do

BispoLatitude 38º12’ 38º51’ 38º01’ 37º05’

Longitude 7º13’ 9º06’ 7º37’ 8º54’

Potência Instalada [kWp] 46.410 6.060 11.016 40

Número de Painéis 262.080 27.768 50.074 224

Eficiência do Painel [%] 13,90 12,64 17,68 13,75

NOCT 46 47 46 46

Sistema de Seguimento 1 Eixo Vertical Fixo 1 Eixo

Horizontal 2 Eixos

Área da Superfície dos Painéis [m2] 337.297 46.414 62.296 326

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Comparação da Produção das 4 centrais de estudo – 3 dias

Figura 2Figura 1

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Conclusões


• a

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6. ConclusõesDissertação 2009/2010

• a

•Resolveu-se o problema da desagregação das previsões meteorológicas globais em directa e difusa (falta testar em vários pontos de Portugal Continental);

•Simulação de produção para diferentes características da central (não foram testados todos os tipos de sistemas de seguimento existentes);

•Ajuste da simulação de produção aos valores reais de produção.

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Obrigado pela atenção.

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