Centennial Simulation of wind power output through soft computing algorithms

La variabilidad de la produccion de energia eolica comprende diferentes escalas temporales. Aunque las escalas de variabilidad desde la interanual a la multidecadal pueden modificar sustancialmente el rendimiento de un parque eolico durante su vida util, el estudio de estas escalas de variabilidad se encuentra todavia en sus primeras etapas.El objetivo general de esta tesis consiste en la reconstruccion de las condiciones del viento superficial en determinados puntos de especial relevancia energetica durante mas de 100 anos, para asi analizar la variabilidad a largo plazo de la energia eolica, mediante la reconstruccion de sus condiciones de viento a lo largo de mas de cien anos. En el proceso de consecucion de este proposito, se ha pretendido asimismo la obtencion de un metodo objetivo para la clasificacion de la circulacion a escala sinoptica sobre el punto de interes y el downscaling estadistico de las condiciones locales de viento a escala diaria.Para el diseno de un clasificador objetivo de la circulacion sinoptica y su consiguiente empleo como predictor en un downscaling estadistico se llevaron a cabo tres aproximaciones diferentes mediante el empleo de distintas tecnicas de Soft Computing, como algoritmos voraces greedy y evolutivos. La validacion del metodo proporciona estimaciones diarias entre un 20 y un 30 menores que otras aproximaciones de referencia. Los nuevos metodos se emplearon para la reconstruccion de 139 anos de las condiciones de viento diario en diferentes lugares de la Peninsula Iberica. Los resultados muestran una tendencia negativa sobre la Meseta Iberica Central MIC en la segunda mitad del siglo 20, asi como una tendencia positiva en el Area del Estrecho de Gibraltar AEG. Uno de los resultados mas sobresalientes revela la existencia de periodicidades significativas de 25 anos, un resultado que no se habia observado previamente y que ha sido constatado recientemente en otras contribuciones. Se calcularon distribuciones de velocidad y rosas de viento anuales y decadales, mostrando diferencias estadisticamente significativas tanto entre diferentes decadas como en anos dentro de una misma decada. A partir de las series reconstruidas de viento se llevo a cabo la simulacion de la energia eolica producida por un modelo de aerogenerador especifico. La disponibilidad de 139 anos de potencia de salida permitio el estudio sobre la relacion a largo plazo existente entre la variabilidad de la potencia anual generada y diferentes factores relacionados con ella. En primer lugar, se observo que los patrones de circulacion a gran escala ejercen un impacto notable en la variabilidad interanual de la energia eolica, llegando a explicar un 70 de la varianza de la potencia en otono. En MIC la energia eolica mostro correlaciones negativas con la NAO en todas las estaciones. El comportamiento opuesto del patron SCAND en otono positivo en MIC, negativo en AEG es coherente con su estructura espacial sobre Iberia, donde tiene lugar un sistema anticiclonico ciclonico en su modo negativo positivo.En segundo lugar, la frecuencia de velocidad por debajo Cut-In y por encima Cut-Out de los limites tecnicos de funcionamiento del aerogenerador mostro un alto nivel de coherencia con los resultados de la salida de potencia. Por ultimo, se evaluo la relacion empirica entre la variabilidad interanual de la potencia eolica y la de los parametros de la distribucion de Weibull. A partir de la regresion multilineal entre la potencia anual y dichos parametros se evidencia la alta dependencia de la primera con los ultimos con varianzas explicadas del 98. Este modelo mejora la estimacion de la potencia de salida simulada en comparacion con el ajuste de la PDF a una distribucion de Weibull. Este hecho da como resultado un modelo especialmente apropiado para situaciones en las que solo se dispone de datos de k y c, sin necesidad de esperar a que exista un buen ajuste de la PDF anual a una distribucion de Weibull.