Avaliação da complementaridade dos recursos eólico e solar PV, em Portugal

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Pedro Miguel Silva
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.9/3725
Resumo: Tese de Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Avaliação da complementaridade dos recursos eólico e solar PV, em PortugalComplementaridade energéticaCentrais Híbridas RenováveisMIBELIntegração de energia renovávelComplementarity of energyRenewable energy integrationHybrid renewable power plantsTese de Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasRESUMO: Com o objetivo de reduzir as emissões de CO2, em Portugal, até 2050, pretende-se aumentar a capacidade de fontes de energia renovável, com enfoque na tecnologia solar fotovoltaica e eólica. Contudo estas duas tecnologias por serem dependentes de fatores meteorológicos, acarretam novos desafios para os operadores do sistema no estabelecimento do binómio oferta/procura de energia. Para auxiliar na descarbonização do sistema electroprodutor, recentemente, Portugal adotou o conceito de centrais híbridas renováveis onde é possível agregar estas duas fontes de geração (ou outras inclusive armazenamento). Com esta agregação é expectável atenuar a variabilidade da produção associada a cada tecnologia de forma individual, por via da complementaridade que existe entre ambas as fontes, e melhorar o desempenho técnico-económico da central e, ao mesmo tempo, pode dotar de alguma despachabilidade a própria central. Nesta dissertação, são analisados 224 parques eólicos em Portugal Continental, no período de 2015 e 2016. A análise destes parques eólicos (PEs) é realizada em três fases distintas, que passam pela i) caracterização da geração individual dos PEs com base nos dados de velocidade do vento obtidos através de um modelo de mesoescala; ii) caracterização da complementaridade, recorrendo a vários parâmetros de complementaridade (e.g., correlação e índices de complementaridade), entre a produção eólica e solar (esta última obtida através da ferramenta online PVGIS); iii) identificação da configuração de sobreequipamento (baseada em diferentes rácios de tecnologia eólica e/ou solar fotovoltaico) mais adequada a cada uma das 224 localizações em estudo. Neste último caso é analisado o impacto do sobreequipamento, recorrendo a vários parâmetros de análise, nomeadamente, foi avaliada o desempenho do parque produção com e sem previsão, sendo esta com um horizonte temporal de seis horas. A correlação média horária nacional entre a produção eólica e solar PV para a mesma localização, foi de -0.12, indicando um valor baixo de complementaridade. Por último, no geral, o produtor retiraria maiores retornos em ambiente de mercado só com o acréscimo de capacidade solar, contudo, para tal, seria necessária uma melhor metodologia de previsão para cada parque, que apresenta erros elevados. Analisando os vários parâmetros para esta última parte, sugere-se uma capacidade de sobreequipamento híbrida, com maior incidência em tecnologia solar. As regiões que retirariam o maior proveito das centrais híbridas seriam as regiões do interior Centro e Sul onde existe disponibilidade do recurso solar e, simultaneamente, onde existe os maiores aumentos dos fatores de capacidade dos parques. Os resultados obtidos para a zona Norte não apresentam grandes alterações face às outras regiões com a aplicação do novo sobreequipamento contudo, é a região que tem o maior índice de complementaridade entre as duas fontes de energia em análise. Com as conclusões deste trabalho, pode-se analisar as vantagens e desvantagens deste novo conceito, ainda pouco explorado na literatura, e ainda oferecer i) indicadores de como aumentar a rentabilidade dos seus investimentos inicias por parte dos produtores ou mesmo de novos investidores que se agreguem a estes para beneficiarem das estruturas atuais, e ii) aos operadores uma forma de gerir a rede ao incentivar os produtores para uma determinada configuração que mitigue a variabilidade da geração renovável.ABSTRACT: In order to reduce CO2 emissions in Portugal, by 2050, the intention is to increase the capacity of renewable energy sources, with a focus on solar photovoltaic and wind technology. However, these two technologies are dependent on meteorological conditions which pose new challenges for system operators in establishing the energy supply / demand binomial. To assist in the power system decarbonization, Portugal recently legally adopted the renewable hybrid plants concept being possible to aggregate these two sources of generation (or others including storage). With this aggregation, it is expected to attenuate the variability of the production associated with each technology individually, through the complementarity that exists between both sources; to improve the technical and economic performance of the power plant; and, at the same time, it can provide some power control. In this dissertation, the hybridization of 224 wind parks deployed in mainland Portugal is analyzed in the period 2015 and 2016. The analysis of these wind parks (PEs) is carried out in three distinct phases, which go through i) characterization of PEs generation based on wind speed data obtained through a mesoscale model; ii) characterization of complementarity, using various complementarity indexes identified in the literature (e.g., correlation and complementarity indexes), between wind and solar production (the latter gathered from the online tool PVGIS); iii) identification of the overcapacity (or overplanting) configuration (based on different wind and / or photovoltaic solar ratios) most suitable for each of the 224 locations under study. The national hourly average correlation between wind and solar PV production for the same location was -0.12, indicating a low complementarity value. From an electricity market participation perspective the producer would obtain greater returns with the addition of solar capacity, however, for this, a better forecasting methodology would be necessary for each park, which presents high errors. Based on the various parameters analysed, a hybrid overcapacity capability is suggested, with a greater incidence in solar technology. The interior region of the Center and South are the ones that show highest benefit from hybrid plants due to the i) solar resource availability and ii) the high complementarity between wind and solar enabling to increase the capacity factors of the parks. The results obtained for the North region do not present major changes compared to other regions with the application of the new overcapacity, however, it is the region that has the highest complementarity index. With the conclusions of this work, it is possible to analyze the advantages and disadvantages of this new concept, still little explored in the literature, and still offer i) indicators of how to increase the profitability of stakeholders initial investments, or even joint ventures with new stakeholders that are added to the existing wind parks to benefit from the current structures, and ii) to system operators a way to handle the network by encouraging producers to a certain configuration that provides the greatest stability to the network.Estanqueiro, AnaRepositório do LNEGFerreira, Pedro Miguel Silva2022-01-25T15:59:17Z2021-01-01T00:00:00Z2021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.9/3725porFerreira, Pedro Miguel Siva - Avaliação da complementaridade dos recursos eólico e solar PV, em Portugal. 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