Primeiramente irão ser abordados fatores espaciais que possam interferir, negativa ou positivamente, com o comportamento do erro. Assim, avalia-se a evolução do erro relativamente à capacidade instalada no parque, à altura a que o parque se encontra, à proximidade em relação à costa bem como uma análise da dispersão probabilística do erro para diferentes parques, analisando os intervalos de incerteza da previsão.
5.2.1. Análise do erro em função da capacidade instalada nos parques
eólicos
Foram analisados vários parques eólicos para se proceder à previsão de produção para cada um desses parques, mencionados anteriormente. Depois de vários testes efetuados ao longo desta dissertação e para concluir o estudo de possíveis fatores causadores de erros nos
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métodos de previsão, é importante analisar a variação e a evolução do erro ao longo do tempo e se possível perceber quais os fatores mais influentes da própria evolução do erro na previsão. Com o uso de gráficos de dispersão foi possível fazer esse estudo, já que estes gráficos mostram a relação entre duas variáveis, sendo elas neste primeiro caso, o erro MAE (eixo das ordenadas) e a Capacidade de Potência Elétrica Instalada em cada parque eólico (eixo das abcissas).
Figura 5.1 - Erro MAE (%) em função da Capacidade de Potência Instalada nos Parques Eólicos (MW).
Observando a figura 5.1, percebe-se que os parques eólicos com menores potências instaladas têm um erro associado de previsão mais elevado comparativamente com parques onde a capacidade instalada é substancialmente maior. É possível verificar que nos intervalos de 0 a 10 MW a média de erros está aproximadamente na casa dos 12%. Existe um grande aglomerado de parques eólicos, com potências instaladas entre os 10 e os 25 MW, em que o erro apresenta valores mais reduzidos relativamente aos parques com menores capacidades instaladas. No geral, pode-se analisar que à medida que a potência elétrica instalada de cada parque aumenta, o erro diminui, sendo que existem algumas exceções que podem ser oriundas de outros fatores.
5.2.2. Relação entre o erro e a altitude dos parques eólicos
Visto que existem parques construídos em diversas zonas geográficas, com diferentes relevos, altitudes, perto da costa marítima, mais no interior do país, etc., e sendo que o vento é uma variável volátil e que pode ser alterada consoante a existência destes fatores, é importante para este estudo analisá-los, e tentar encontrar alguma relação com o erro das previsões de produção eólica. Desta forma, e como a altitude a que estão expostos os aerogeradores é um fator importante na variação da velocidade do vento, estudou-se a relação entre o erro e altitude de cada parque eólico em relação ao nível médio das águas do mar.
0,00% 2,00% 4,00% 6,00% 8,00% 10,00% 12,00% 14,00% 16,00% 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 MAE (% )
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Figura 5.2 - Erro MAE (%) em função da Elevação de cada Parque Eólico (m).
Pela observação da figura 5.2, é notório que os parques eólicos que apresentam menores altitudes são parques eólicos próximos de zonas costeiras. O grande aglomerado de parques, que estão instalados em alturas comprometidas entre os 900 e os 1000 metros, parques estes construídos em zonas montanhosas, caracterizadas por um volume de vento superior ao que é verificado em zonas urbanas, apresentam erros de valor percentual variado, entre os 8% e os 15%.
5.2.3. Relação entre o erro e a proximidade dos parques eólicos à costa
A relação entre o erro e a proximidade da costa revela o comportamento do erro para parques próximos da costa, que conseguem aproveitar as camadas de ar que advêm do mar, como também para parques localizados mais no interior do país, que como referido anteriormente, se carateriza por apresentar zonas geográficas bastante montanhosas.
Figura 5.3 - Erro MAE (%) em função da Distância dos Parques Eólicos à costa (km).
0,00% 2,00% 4,00% 6,00% 8,00% 10,00% 12,00% 14,00% 16,00% 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 MAE (% )
Altitude dos Parques Eólicos (m)
0,00% 2,00% 4,00% 6,00% 8,00% 10,00% 12,00% 14,00% 16,00% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 MAE (% )
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Como visto anteriormente, os parques próximos da costa apresentam erros entre os 10% e os 14%. Comparando com parques que estão mais distantes da costa, onde o maior conjunto está localizado entre os 40 e os 80 quilómetros, o erro é ligeiramente maior. Isto pode acontecer porque os parques próximos da costa têm, normalmente, capacidades instaladas de menor valor, que revelam um erro maior, como visto em 5.1.1.1. O parque mais distante da costa, que está a sensivelmente 150 quilómetros da costa, apresenta um erro de aproximadamente 13%. Não é possível concluir que a imensa distância deste parque à costa se reflita no erro, uma vez que a amostra de parques com distâncias semelhantes é muito reduzida.
Os parques que apresentam um erro mais elevado são aqueles que possuem uma capacidade instalada entre os 3 MW e os 10 MW, aproximadamente. Essa será a razão evidente para que tenham um erro acima de todos os outros parques, cujos valores estão compreendidos no intervalo entre os 40 e os 60 quilómetros de distância à costa.
5.2.4. Dispersão probabilística do erro para diferentes parques eólicos
Foi retratado o erro comparando o valor esperado da previsão de produção em relação ao valor de produção real. A dispersão probabilista vem acrescentar a incerteza com que os valores previstos poderão realmente acontecer, de maneira a ser possível trazer mais fiabilidade às previsões. Por um lado, as previsões deterministas estimam apenas o valor da variável que se pretende obter. Mas por outro lado, juntando os dois tipos de previsão (determinista e probabilística), é possível avaliar a incerteza do valor esperado, sendo uma mais-valia para a realização de despachos de energia mais económicos.
Figura 5.4 - Diagrama de Dispersão ou Sharpness do parque 1.
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 [0; 1] [1; 2] [2; 3] [3; 4] [4; 5] [5; 6] [6; 8] [8; 9] [9; 10] [10; 11] [11; 12] [12; 13] [13; 14] [14 ; 1 5] [15; 16] [16; 17] [17; 18] [18; 19] [19 ; 2 0] [20; 22] Dis p ers ão p o r Qu an tis (MW )
Intervalos de Produção Eólica (MW)
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Pela análise da figura 5.4, percebe-se que para valores de produção mais baixos, a dispersão é menor e vai aumentando de acordo com o aumento da produção, sendo maior para valores de produção mais elevados, como se pode ver, por exemplo, para o intervalo entre os 17 MW e os 22 MW.
Para se conseguir ver as diferenças da dispersão probabilística, e com base no que foi estudado no capítulo 3, considerou-se relevante proceder à comparação entre a previsão do parque 1 e a previsão do parque 1 incluindo a variável velocidade do parque 8 (dado o melhor erro de previsão).
Figura 5.5 - Diagrama de Dispersão ou Sharpness do parque 1 com introdução da velocidade do vento prevista do parque 8 (MW).
Visualmente as figuras 5.4 e 5.5 parecem ser muito semelhantes. Sendo que a previsão do parque 1 com introdução da velocidade do vento do parque 8, resultou numa previsão mais realista onde o erro é relativamente menor. Era esperado que a dispersão entre quantis fosse também consideravelmente melhor, o que é comprovado com uma análise analítica das respetivas dispersões das figuras 5.4 e 5.5.
Esta análise analítica baseou-se num indicador de desempenho que quantifica a dispersão entre o Quantil 75 e o Quantil 25.
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑀é𝑑𝑖𝑎 =
∑𝑛𝑛=1(𝑄75−𝑄25)𝑛 (5.1)
Em que n é o intervalo de valores estimados (12360 valores), Q75 é o quantil 75 e Q25 o quantil 25. 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 [0; 1] [1; 2] [2; 3] [3; 4] [4; 5] [5; 6] [6; 8] [8; 9] [9; 10] [10; 11] [11; 12] [12; 13] [13; 14] [14; 15] [15; 16] [16; 17] [17; 18] [18; 19] [19; 20] [20; 22] Di sp ers ão p or Qu an tis (MW) Produção Eólica (MW) MAX Q75 Q50 Q25 MIN
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Tabela 5.1 - Média da Dispersão entre o Quantil 75 e o Quantil 25 (em MW). Parques Dispersão Média (Q75-Q25) (MW) Parque 1 2,03
Parque 1 c/ velocidade do vento do Parque 8 1,99
Pela observação da tabela 5.1, é possível verificar que a dispersão média no parque 1 é maior do que a dispersão verificada quando é incluída a velocidade do vento do parque 8. Embora não seja uma diferença muito grande, percebe-se que a incerteza associada à previsão do parque 1 com inclusão do parque 8 é menor do que a do parque 1, traduzindo-se portanto numa previsão mais acertada.