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Projeto Previsão de Ventos

PROJETO PREVISÃO DE CURTO PRAZO DE VENTO E ENERGIA EÓLICA NO ESTADO DO CEARÁ

 

OBJETIVO:


O objetivo geral deste projeto consiste em desenvolver, implementar e avaliar diferentes metodologias (ou modelos) de previsão de curto prazo de geração de energia eólica nos parques instalados no Estado do Ceará, na escala de 0 a 2 (ou 3) dias, dentro do âmbito do SISPREGE.

 

Os objetivos específicos são:

 

- (1) coleta de dados referente a vento e geração de energia nos parques eólicos do estado, incluindo características dos aerogeradores instalados;

 

- (2) desenvolvimento de modelos de base estatística para previsão de vento e/ou de geração de energia para previsão com horizonte de 0 a 3 horas;

 

- (3) avaliação dos modelos desenvolvidos em (2) em comparação com um simples modelo de persistência, ou persistência melhorada com base nas variações diária e sazonal observada no histórico;

 

- (4) desenvolvimento de modelos que utilizam os resultados de previsão de vento obtidos por modelo atmosférico regional, dados de vento e de geração de energia eólica observados nos parques eólicos para realização de previsão com horizonte de 0 a 36 horas;

 

- (5) avaliação dos modelos desenvolvidos em (4) em relação aos modelos estatísticos de (2) e um simples modelo de persistência, ou persistência melhorada com base nas variações diária e sazonal observada no histórico;

 

METODOLOGIA:


Horizonte de 0 a 2-3 horas


Persistência
Diversas metodologias com base estatística existem. A mais simples, denominada de persistência, consiste em assumir que as condições meteorológicas não irão mudar nos minutos ou horas à frente. Apesar da simplicidade, a utilização da metodologia baseada na persistência apresenta bons resultados no curtíssimo prazo, ao redor de 1 hora, mas sua qualidade de previsão deteriora-se rapidamente. Em geral, a persistência é utilizada como caso base na avaliação de metodologias mais sofisticadas.


Persistência melhorada
Melhorias na previsão baseadas na persistência podem ser feitas com um custo relativamente baixo. O que se faz é tirar proveito dos padrões de variações diárias e sazonais bem comportados do vento em um dado local. A incorporação destes sinais é feita com base em dados históricos observados no local. A previsão de geração de energia é então estimada com base na curva de potência dos geradores. Pode-se utilizar a curva teórica dos aerogeradores, mas o ideal é que se empregue dados medidos de vento e de geração para que se estabeleça uma relação empírica entre a velocidade do vento e a geração de energia.


Modelos estatísticos mais sofisticados
Uma classe importante de modelos estatísticos usualmente empregada em estudos de previsão, e cujo custo de implantação é relativamente baixo, é a dos modelos ARMA(p,q) (Autoregressive Moving Average). Os modelos do tipo ARMA(p,q) serão utilizados para previsão de até dois dias embora resultados apresentados na literatura mostrem que a qualidade da previsão destes modelos costuma se deteriorar após as primeiras 12 horas.
Metodologias baseadas em Redes Neurais, Lógica Fuzzy e Kalman Filter também serão investigadas no estudo de previsão de vento e de geração de energia no horizonte de até 3 horas.


Horizonte de 2-3 horas até 3 dias
Vários estudos mostram a vantagem de se utilizar a previsão de variáveis meteorológicas, obtida por modelos numéricos atmosféricos, na previsão de vento e de geração de energia em parques eólicos com horizonte de previsão de algumas horas (2 ou 3) a alguns dias (2 ou 3 dependendo da região e da época do ano).


Este projeto fará uso do know-how adquirido pela Funceme nos últimos anos na área de previsão de tempo e clima com base em modelagem numérica da atmosfera. Operacionalmente a Funceme utiliza o modelo atmosférico regional RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) para realizar a previsão de tempo do Nordeste brasileiro, com ênfase no estado do Ceará.



RESULTADOS ESPERADOS


Este projeto pretende alcançar os seguintes resultados científicos:

 

(1)        Modelos de previsão de vento e de geração de energia para os parques eólicos do estado do Ceará para horizonte de até 3 horas com base em modelos estatísticos de série temporal;

 

(2)        Avaliação do ganho de qualidade na previsão de até 3 horas com a utilização dos modelos desenvolvidos em (1) em relação ao modelo de persistência ou persistência melhorada.



(3)        Modelos de previsão com horizonte de até 36 horas que combinam as informações obtidas com modelo atmosférico regional e dados coletados em tempo real nos parque eólico de interesse;

 

(4)       Avaliação dos modelos desenvolvidos em (3) levando em consideração a época do ano e a região geográfica em relação aos modelos desenvolvidos em (2) e ao modelo de persistência ou persistência melhorada.

 

(5)        Obtenção de um sistema de previsão confiável de vento e de geração de energia eólica para horizonte de até 36 horas.

 

(6)       Publicação de artigos científicos e de relatórios técnicos.

 

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