Tesis:
Matemathical statistical and physical/meteorological models for short-term prediction of wind farms output
- Autor: ARAUJO DA COSTA, Alexandre
- Título: Matemathical statistical and physical/meteorological models for short-term prediction of wind farms output
- Fecha: 2005
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA ENERGETICA Y FLUIDOMECANICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: CRESPO MARTINEZ, Antonio
- Director/a 2º: NAVARRO MONTESINOS, Jorge
- Resumen: El objetivo principal de esta Tesis es el desarrollo de modelos y herramientas computacionales para la predicción a corto plazo de la potencia de salida de parques eólicos. Respecto a los propósitos de esta Tesis, 'corto plazo' se entiende como un horizonte de predicción de hasta 2 o 3 días adelante, en pasos de 1 a 3 horas (intervalo de integración, time step). Los modelos y herramientas desarrollados están fundamentalmente orientados a la operación de sistemas con parques eólicos integrados, permitiendo una mejor gestión de las demás fuentes (por ejemplo, la programación de centrales térmicas) y buscando garantizar la satisfacción de la demanda; los requisitos exigidos para la negociación de la eólica en los mercados diario e intradiario de energía eléctrica; la planificación de algunas tareas de mantenimiento en parques eólicos. El modelo final desarrollado estará compuesto de submodelos de dos naturalezas distintas: modelos matemático/estadísticos y modelos físico/meteorológicos. Los modelos matemáticos son utilizados por su capacidad de extraer información de las series temporales (medidas en tiempo real) del viento y potencia de los aerogeneradores para, con tal información, generar estimativas de alta correlación en un muy corto horizonte de predicción, de hasta 6 o 12 horas adelante. Aquí, la 'correlación' debe ser entendida en su sentido estrictamente estadístico de 'correlación lineal', tal que cuanto mayor sea la correlación entre la salida de un modelo y los datos reales de un parque eólico, mejor es el ajuste paramétrico de tal modelo. Los modelos matemático/estadísticos probados son de tipo autoregresivo, lógica difusa y redes neuronales. A su vez, los modelos físicos están basados en estimativas del viento geostrófico (predicciones de los centros de meteorología para el viento inmediatamente exterior a la capa límite planetaria). Dichos modelos emplean correcciones estadísticas a la ley de cortadura del viento vertical en la capa de Ekman, considerándose la complejidad de la orografía local y el grado de estabilidad atmosférica. De esa forma, las estimativas del viento geostrófico son 'trasladadas' a la altura de las torres anemométricas del parque eólico con los menores errores posibles. Además, los efectos locales de la orografía compleja son calculados con mayor detalle para una malla de alta resolución alrededor del emplazamiento del parque eólico. Los modelos físicos son utilizados por el alcance de sus predicciones, un horizonte de hasta 48 o 72 horas. La salida del modelo final es una función de las salidas de los submodelos matemáticos y físicos. El ajuste de los parámetros de esta función se realiza de forma adaptativa (debido a la variación dinámica de dichos parámetros) a través de herramientas estadísticas avanzadas.