dc.creator | Sehnem, Josue Miguel | |
dc.date.accessioned | 2019-04-11T13:17:33Z | |
dc.date.available | 2019-04-11T13:17:33Z | |
dc.date.issued | 2018-08-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16151 | |
dc.description.abstract | Photovoltaic energy had an exponential growth in the last few years in Brazil and soon it
should become an important source of energy in the Brazilian electrical system. Unlike
other sources, it is not possible to control the amount of energy generated by a photovoltaic
system, since the irradiance has intermittent characteristics and seasonalities. So it
requires good planning of the electrical system with estimations of production in various
horizons, ranging from hours to years. Irradiance predictions are very important in this
planning, and one of the main tools for forecasting it are the mesoescale numerical weather
prediction models. The main model of this type, Weather Research and Forecasting Model
(WRF), has been the subject of studies and optimizations aiming irradiance predictions. By
the predictions of irradiânce and temperature it is possible to estimate the energy production
by a photovoltaic system. This work involved the creation of several tools for a possible
operationalization of an irradiance forecasting system. The tools automate several operations
like retrieving data from ground stations and GSF and automatic runs of the WRF
model. In addition, tests were carried out to verify the influence of proper parameterizations
for irradiance predictions and different aerosol configurations in the WRF. The simulations
were performed for the state of Rio Grande do Sul in the period of 20 days between
March 12 and March 31 of 2018. The validation of the irradiance predictions used as reference
sites of INMET. The WRF runs used as a boundary condition data from the Global
Forecast System (GFS). Simulations were carried out with five sets of parameterizations,
one with typical parameters and four with recommended parameters for irradiance predictions.
Among the simulations with parametrizations specific to irradiance predictions were
simulations disconsidering aerosols, using climatological aerosols, using ECMWF-CAMS
aerosols and ECMWF-CAMS aerosols plus stochastic disturbances. Generation models
were also created based on the WRF using the SAPM model for the distribution facilities
of the domain of the irradiance forecast. The results showed that the specific parameterizations
for irradiance predictions gave better results than typical parameterizations and
the use of external aerosols and perturbations led to a small decrease of the error. WRF
runs with irradiance prediction parameters were more accurate than GFS on days with little
cloud coverage but performed worse on days with higher sky coverage. The power generation
forecsts showed that the output power of the combined photovoltaic installations of
the domain formed smooth curves without presenting significant oscillations in the energy
production in the intervals of 30 min of the simulations. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Previsão de irradiância | por |
dc.subject | Fotovoltaica | por |
dc.subject | WRF | por |
dc.subject | Irradiance forecast | eng |
dc.subject | Photovoltaic energy | eng |
dc.title | Estimativa da produção de energia solar fotovoltaica com base em modelos meteorológicos | por |
dc.title.alternative | Photovoltaic solar energy production estimations based in meteorological models | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | A energia fotovoltaica tem apresentado um crescimento exponencial nos últimos anos no
Brasil e em pouco tempo deve se tornar uma fonte importante de energia no sistema elétrico
brasileiro. Diferentemente de outras fontes, não é possível controlar a quantidade de
energia gerada por um sistema fotovoltaico, já que a irradiância tem características intermitentes
e sazonalidades. Para contornar esse problema é preciso um bom planejamento do
sistema elétrico com estimativas de produção em vários horizontes, que vão de horas até
anos. Previsões de irradiância são muito importantes para auxiliar este planejamento, e
uma das principais ferramentas para a previsão são os modelos numéricos de previsão de
tempo. O principal modelo deste tipo, Weather Research and Forecasting Model (WRF),
tem sido objeto de estudos e otimizações com foco específico em previsões de irradiância.
Por meio das previsões da irradiância e temperatura é possível estimar a produção
de energia por um sistema fotovoltaico. Este trabalho envolveu a criação diversas ferramentas
para uma possível operacionalização de um sistema de previsão de irradiância e
produção de energia elétrica, que envolveu desde a obtenção de dados de estações em
solo, rodada automática do modelo WRF e previsão de geração para as unidades de geração
distribuída. Além disso foram realizados ensaios a fim de verificar a influência de
parametrizações próprias para previsões de irradiância e diferentes configurações de aerossóis
no WRF. As simulações foram realizadas para o estado do Rio Grande do Sul no
período de 20 dias entre 12 e 31 de março de 2018. A validação dos dados de irradiância
utilizou como referência estações da rede do INMET. As rodadas do WRF utilizaram como
condição de contorno dados do modelo global Global Forecast System (GFS). Foram realizadas
simulações com cinco conjuntos de parametrizações, uma com parâmetros típicos
e quatro com parâmetros recomendados para previsões de irradiância. Entre as simulações
específicas para previsões de irradiância foram feitas rodadas sem consideração de
aerossóis, com uso de aerossóis climatológicos e com aerossóis do ECMWF-CAMS com e
sem perturbações estocásticas. Posteriormente foram criadas previsões de geração com
base nas previsões do WRF utilizando-se o modelo SAPM para as instalações de geração
distribuída do domínio da previsão de irradiância. Os resultados mostraram que as parametrizações
específicas para previsões de irradiância mostraram melhor resultado que
parametrizações típicas. Adicionalmente observou-se que o uso de aerossóis externos e
perturbações estocásticas resultaram em reduções pouco significativas do erro. As previsões
de geração mostraram que a potência de saída das instalações fotovoltaicas do
domínio somadas formaram curvas suaves não apresentando oscilações significativas na
produção de energia nos intervalos de 30 min das simulações. | por |
dc.contributor.advisor1 | Michels, Leandro | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9232567042677107 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Zimermann, Hans Rogério | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6886593430683676 | por |
dc.contributor.referee1 | Pereira, Enio Bueno | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0638551133292550 | por |
dc.contributor.referee2 | Sperandio, Mauricio | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8051956713222836 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4764063623395099 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |