Planificación de la producción en plantas termosolares. Modelado del campo solar orientado a datos

Abstract

Este trabajo se encuadra en el contexto de la planificación óptima de la producción en plantas termosolares de concentración con almacenamiento térmico que participan en un mercado diario de electricidad. Un elemento habitual las estrategias de planificación óptima es la utilización de un modelo detallado del campo solar de la planta. Este modelo estima la potencia térmica captada por el campo solar a partir del recurso solar incidente. Sin embargo, el desarrollo de un modelo detallado que se ajuste de forma adecuada el campo solar es una tarea laboriosa y compleja. Este trabajo propone una estrategia diferente que permite sustituir el modelo detallado por un modelo de inferencia basado en un histórico de datos. En síntesis, dado un nuevo valor del recurso solar, se consulta el histórico de recursos incidentes y potencias captadas en el pasado y mediante un algoritmo de predicción se estima la potencia captada correspondiente. La estrategia propuesta se aplica, en un contexto de simulación, a una planta basada en colectores cilindro-parabólicos de 50 MW con almacenamiento térmico bajo la hipótesis de participación en el mercado diario español de energía. Los resultados muestran que la nueva estrategia proporciona resultados competitivos con respecto a la estrategia basada en modelo detallado. Por tanto, como conclusión se puede inferir que sustituir el modelo detallado del campo solar por un modelo basado en datos puede ser una alternativa viable en estrategias de planificación de la producción.

This work is framed in the context of the optimal planning of the production in thermal concentrating plants with thermal storage that participate in a daily electricity market. A common element of optimal planning strategies is the use of a detailed model of the solar field of the plant. This model estimates the thermal power captured by the solar field from the incident solar resource. However, the development of a detailed model that adequately fits the solar field is a laborious and complex task. This paper proposes a different strategy that allows to substitute the detailed model for an inference model based on a data history. In short, given a new value of the solar resource, the history of incidental resources and powers captured in the past is consulted and by means of a prediction algorithm the corresponding captured power is estimated. The proposed strategy is applied, in a simulation context, to a plant based on 50 MW parabolic trough collectors with thermal storage under the assumption of participation in the Spanish daily energy market. The results show that the new strategy provides competitive results with respect to the strategy based on a detailed model. Therefore, as a conclusion it can be inferred that replacing the detailed model of the solar field with a data-based model can be a viable alternative in production planning strategies.