DESENVOLVIMENTO DE MODELOS DE PREVISÃO DE
PRODUÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
Ricardo Nuno Freitas Neves
020503035
Dissertação 2009/2010
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Dissertação 2009/2010
Sumário
•a
1. Motivação
2. Objectivos
3. Situação Fotovoltaica em Portugal Continental
4. Estrutura do Modelo
5. Resultados
6. Conclusões
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Dissertação 2009/2010
1. Motivação •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. Objectivos •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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Dissertação 2009/2010
•a
Caracterização da Situação Fotovoltaica
em Portugal Continental
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3. Caracterização
•a
Figura 1
Figura 2
Centrais Actuais (Potência Instalada > 40 kWp)
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3. Caracterização
Figura 1
•a
Futuras Centrais (Potência Instalada > 40 kWp)
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3. Caracterização
Figura 1
Figura 3
•a
Figura 2
Figura 4
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•a
Modelo Desenvolvido
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4. Estrutura do
•a Modelo
ho
hg_hor
NN1
NN2
hb_hor
hd_hor
hb_inc
Tamb
Pprev
NN3
Pprev_NN3
FASE 1
Irradiância
Extraterrestre
FASE 2
Desagregação
Irradiância
Directa e
Difusa
ho – Irradiância
Extraterrestre [W/m2]
NN – Rede Neuronal
hg_hor – Irradiância Global
Plano Horizontal [W/m2]
hb_hor – Irradiância Directa
Plano Horizontal [W/m2]
FASE 3
Irradiância
total Plano
Painel
hd_hor – Irradiância Difusa
Plano Horizontal [W/m2]
FASE 4
Simulação
Produção
Tamb – Temperatura
Ambiente [ºC}
FASE 5
Previsão
Produção
Ajustada
hb_inc – Irradiância Global
Plano Painel [W/m2]
Pprev – Potência Prevista
[W]
Pprev_NN3 – Potência
Prevista output de NN3
[W]
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Fase 1 – Irradiância
Extraterrestre
•a
Calcular a irradiância extraterrestre, para o plano horizontal,
relativamente ao local definido para a instalação, segundo:
Figura 1
Figura 2
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Fase 2 – Desagregação
Irradiância Global
•a
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;
Previsão Meteorológica
hg_hor
Cálculo analítico
ho
ho – Irradiância
Extraterrestre [W/m2]
NN – Rede Neuronal
NN1
NN2
hb_hor
hd_hor
Irradiância Directa
Irradiância Difusa
hg_hor – Irradiância Global
Plano Horizontal [W/m2]
hb_hor – Irradiância Directa
Plano Horizontal [W/m2]
hd_hor – Irradiância Difusa
Plano Horizontal [W/m2]
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Fase 3 – Irradiância
Directa Plano Painel
•a
Calcular irradiância directa para o plano do painel, em função
do tipo de sistema mecânico de seguimento adoptado.
Irradiância Directa
Irradiância Difusa
hb_hor
hb_fixo
hd_hor
hb_1eixo_
hb_1eixo_
hor
vert
hb_2eixos
hb_inc
hb_hor – Irradiância Directa Plano
Horizontal [W/m2]
hd_hor – Irradiância Difusa Plano
Horizontal [W/m2]
hb_inc – Irradiância Global Plano
Painel [W/m2]
ht_inc
ht_inc – irradiância Total Plano Painel
[W/m2]
Irradiância Total Plano Painel
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Fase 3 – Irradiância
Directa Plano Painel
•a
Tipo Sistema Mecânico Seguimento
Descrição
Fixo
Orientação (at) e inclinação fixa
(gt)
1 Eixo Horizontal, Seguimento Zenital
Inclinação definida em função
da elevação solar (gs) e
orientação fixa
1 Eixo Vertical, Seguimento Azimutal
Inclinação fixa e orientação
definida em função do azimute
solar (as)
2 Eixos
Inclinação e orientação
variável
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Fase 4 – Previsão
•a de Potência Produzida
 Calcular previsão de produção da central, função das suas
características e da variável NWP (temperatura ambiente).
Irradiância Total Plano Painel
ht_inc
Efeito Temperatura
Dados Centrais
Acentral
ηcentral
Tamb
TC
Acentral – Área Ocupada pelos Painéis
ht_inc – Irradiância Total no Plano do Painel
Pprev – Potência Prevista [W]
η (TC)
η – Rendimento
Pprev
Tamb – Temperatura Ambiente
Simulação de Potência
TC – Temperatura da Célula
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Fase 5 – Previsão
•a de Potência Ajustada
Proceder ao ajuste da previsão de produção da central,
recorrendo à rede neuronal 3 (NN3).
Simulação de Potência
Pprev
Ajuste
NN3
• Velocidade do Vento
• Desempenho do Parque
Pprev – Potência Prevista [W]
Pprev_NN3 – Potência Prevista Ajustada pela NN3 [W]
NN – Rede Neuronal
Pprev_NN3
Previsão de Potência
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•a
Resultados do Modelo
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5. Resultados •a
Desagregação da irradiância global, no plano horizontal, nas
suas componentes directa e difusa, para 3 dias de teste.
Figura 1
Figura 2
Figura 3
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5. Resultados •a
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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Dissertação 2009/2010
5. Resultados •a
Fase 2 a 4 - 3 dias de Janeiro (Central Moura)
Figura 1
Figura 2
Figura 3
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5. Resultados •a
Caracterização das 4 centrais de estudo
Características das
Centrais
Moura
MARL
Serpa
Vila do
Bispo
Latitude
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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5. Resultados •a
Comparação da Produção das 4 centrais de estudo – 3 dias
Figura 1
Figura 2
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•a
Conclusões
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6. Conclusões
•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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