Técnicas de estimación y filtrado para la implantación y el control de la producción de parques eólicos

Abstract

En esta tesis doctoral se estudian distintas técnicas de estimación y filtrado de datos para la implantación y control de la producción de parques eólicos, proponiendo para cada uno de los procesos implicados nuevas soluciones. De esta manera se realizan aportaciones científico-técnicas para la detección de datos erróneos procedentes de torres meteorológicas, el desarrollo de nuevas técnicas de MCP, la detección de medidas erróneas de velocidad en góndola para realizar el seguimiento del funcionamiento de los aerogeneradores y para el desarrollo de una metodología que determine la curva de potencia de parques eólicos. Así, para reducir el marcado de datos procedentes de las torres utilizadas para la evaluación de potencial se propone aplicar un filtro de Kalman basado en una predicción autorregresiva a corto plazo. En el ámbito de las técnicas MCP se propone un nuevo método basado en la discretización en bines de velocidad y se compara con el método más utilizado en la industria eólica para predecir las características de la velocidad media del viento. El enfoque que se aplica para mejorar el seguimiento del funcionamiento de las turbinas eólicas está centrado en la evaluación del correcto funcionamiento de la anemometría de góndola. Actualmente hay un creciente interés en el uso de las medidas de góndola para determinar la curva de potencia de las turbinas. En este trabajo se desarrolla un método para detectar errores en anemómetros de góndola que se basa en la comparación entre las medidas registradas en los anemómetros instalados en todo el parque. Este método implica la elaboración de distintos modelos de estimación y de evaluación de la incertidumbre. Por último, en esta tesis se realiza un estudio sobre nuevas técnicas para calcular la curva de potencia de un parque eólico. Se proponen nuevos modelos que permiten estimar la potencia del parque eólico y que están basados en las medidas registradas en la torre meteorológica, en los datos de cada aerogenerador del parque y en la potencia entregada a red. Las aportaciones de esta tesis se basan en estudios realizados sobre un total de 2 millones de registros temporales, provenientes de 12 parques eólicos que presentan distintas características. Todos los estudios presentados en este documento han sido realizados en el Área de la División Eléctrica de la Fundación CIRCE, cuyo grupo de análisis del recurso y producción eólico tiene experiencia en estos campos, en colaboración con el Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas (DIIS).