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1Dissertação 2009/2010
DESENVOLVIMENTO DE MODELOS DE PREVISÃO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
Ricardo Nuno Freitas Neves 020503035
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2
• 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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3
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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4
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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5
Caracterização da Situação Fotovoltaica em Portugal Continental
Dissertação 2009/2010
• a
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6
• aFigura 1
3. CaracterizaçãoDissertação 2009/2010
Centrais Actuais (Potência Instalada > 40 kWp)
Figura 2
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7
• a3. Caracterização
Dissertação 2009/2010
Figura 1
Futuras Centrais (Potência Instalada > 40 kWp)
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8
• a
3. CaracterizaçãoDissertação 2009/2010
Figura 1 Figura 2
Figura 3 Figura 4
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9
Modelo Desenvolvido
Dissertação 2009/2010
• a
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10
• 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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11
• 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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12
• 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]
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]
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_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 – irradiância Total Plano Painel [W/m2]
hb_inc
Irradiância Directa Irradiância Difusa
Irradiância Total Plano Painel
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14
• 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
Pprev – Potência Prevista [W]
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 – Potência Prevista [W]
Pprev_NN3 – Potência Prevista Ajustada pela NN3 [W]
NN – Rede Neuronal
Pprev
Pprev_NN3
NN3
Previsão de Potência
Simulação de Potência
Ajuste • Velocidade do Vento• Desempenho do Parque
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Resultados do Modelo
Dissertação 2009/2010
• 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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19
• a5. ResultadosDissertação 2009/2010
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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• a5. ResultadosDissertação 2009/2010
Fase 2 a 4 - 3 dias de Janeiro (Central Moura)
Figura 3
Figura 2Figura 1
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• a5. ResultadosDissertação 2009/2010
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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22
• a5. ResultadosDissertação 2009/2010
Comparação da Produção das 4 centrais de estudo – 3 dias
Figura 2Figura 1
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Conclusões
Dissertação 2009/2010
• 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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Dissertação 2009/2010
Obrigado pela atenção.