Análisis de un modelo de nowcasting solar en el actual sistema de generación eléctrico chileno

Abstract

La industria de energía solar ha presentado un alto desarrollo a nivel mundial durante los últimos años, principalmente debido a la disminución de costos que han sufrido los módulos fotovoltaicos y, por ende, el costo nivelado de la energía solar. En Chile, entre los años 2013 y 2018 la capacidad instalada solar presentó una tasa de crecimiento anual de un 169%, y actualmente existen cerca de 450 MW de proyectos solares fotovoltaicos en construcción. La intermitencia de la radiación global (RG) genera que las centrales solares tengan dificultades de estabilidad de inyección en la red, causando problemas en el funcionamiento del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), los cuales pueden solucionarse utilizando métodos de predicción temprana del recurso como el Nowcasting solar. En la presente memoria se estimó la factibilidad técnico-económica de implementar un modelo de Nowcasting solar en una planta de generación fotovoltaica piloto ubicada en la comuna de San Bernardo, Región Metropolitana. En total, la planta dispuso de 16 meses de generación fotovoltaica, y se realizó una evaluación de rendimiento del modelo según los datos horarios modelados y observados. Luego, se valorizaron los datos disponibles según el mercado spot y se calcularon los valores acumulados para el período completo. Con respecto al rendimiento mensual según hora del día, los meses que en promedio presentaron ajustes lineales más altos fueron agosto, septiembre y abril 2019 con un ajuste de 96,5%, 81,6% y 79,8%, respectivamente. Por otro lado, el valor de la generación fotovoltaica modelada acumulada fue de 1.878,65 USD, mientras que la generación observada alcanzó un valor acumulado de 1.499,56 USD equivalente a una diferencia de un 25,2% con relación al total observado. Los resultados de este trabajo indican que la implementación del modelo de Nowcasting resultó bastante favorable en términos económicos y, por ende, es factible utilizarlo en otras plantas solares a lo largo del país.

The solar energy industry has shown high development worldwide in recent years, mainly due to the decrease in costs that photovoltaic modules have suffered and, therefore, the levelized cost of solar energy. In Chile, between 2013 and 2018, the installed solar capacity presented an annual growth rate of 169%, and currently there are about 450 MW of photovoltaic solar projects under construction. The intermittency of global radiation causes some difficulties to solar plants in regard with energy injection stability to the network, causing problems in the operation of the Sistema Eléctrico Nacional (SEN). These problems can be solved using short time solar forecasts such as Solar Nowcasting. In this report, the technical-economic feasibility of implementing a Solar Nowcasting model in a pilot photovoltaic plant located in the commune of San Bernardo, Metropolitan Region was estimated. In total, the plant had 16 months of photovoltaic generation, and a performance evaluation of the model was carried out according to the modeled and observed hourly data. Then, the available data was valued according to the spot market and the accumulated values for the entire period were calculated. Regarding the monthly performance according to time of day, the months that on average presented the highest linear adjustments were August 2019, September 2019 and April 2019 with an adjustment of 96.5%, 81.6% and 79.8% respectively. On the other hand, the value of the accumulated modeled photovoltaic generation was USD 1,878.65, while the observed generation reached an accumulated value of USD 1,499.56, that is, a difference of 25.2% compared to the total observed. The results of this work indicate that the implementation of the Nowcasting model was quite favorable in economic terms and, therefore, it is feasible to use it in other solar plants throughout the country.