Comparação de metodologias de análise de desempenho para usinas fotovoltaicas de grande porte

Abstract

A certificação e o monitoramento de Usinas Fotovoltaicas (FV) de grande porte são etapas fundamentais para o controle de desempenho e para a saúde financeira deste tipo de empreendimento. No presente trabalho, são avaliadas duas diferentes metodologias de análise de desempenho de sistemas FV, estabelecidas em normativas internacionais: a Taxa de Desempenho (PR) e o Índice de Desempenho Energético (IDE). A análise será empregada no estudo de caso de um sistema fotovoltaico de 36 MWp com sistema de rastreamento de um eixo, instalada no município de Assu – RN, durante um período de dois meses. Utilizando as duas metodologias na análise de desempenho, é possível obter insumos a respeito da aplicabilidade de cada metodologia em grandes usinas, nos contextos de certificação e de monitoramento. O cálculo das figuras de mérito associadas a cada metodologia se dá através de criteriosa análise de dados de energia e irradiação. A análise da usina é realizada através de dados de potência gerada na saída do inversor, permitindo analisar individualmente o desempenho de inversores. Esta análise individual também é feita para nove inversores de mesma potência instalada em três diferentes áreas da usina. Os dados medidos são comparados com dados obtidos no processo de certificação da usina, os quais são obtidos através de bancos de dados históricos aplicados ao software de simulação PVsyst. Através da análise, constata-se que o modelo de simulação e o banco de dados utilizado subestimam as perdas reais do sistema, tendo em vista que os valores medidos de energia são até 5% menores que os valores esperados. Os resultados medidos de PR também são sistematicamente inferiores aos valores esperados, embora mais próximos que os resultados de IDE – 3 e 5%, respectivamente. O resultado de PR previsto para o período é de 85%, enquanto o resultado de PR medido é de 79%, essa diferença se deve às perdas consideradas no modelo de simulação. Os valores medidos de irradiação foram consideravelmente maiores que os valores previstos, com uma diferença total de 50 kWh/m² (15%) para o período analisado. Os resultados corroboram com o uso do IDE para a certificação de grandes usinas, embora análises mais completas sejam necessárias para a obtenção de conclusões mais sólidas.

The certification and monitoring of large scale Photovoltaic (PV) Plants are essential steps in controlling the performance and financial health of this type of project. In the present paper, two different performance methodologies of PV systems established in international norms are evaluated: the Performance Ratio (PR) and the Energy Performance Index (IDE). The analysis will be employed in the case study of a 36 MWp photovoltaic system with a single axis tracking system, installed in the city of Assu - RN, over a period of two months. By using the two methodologies in the performance analysis, it is possible to obtain insights regarding the applicability of each methodology in large plants, in both certification and monitoring contexts. The calculation of the figures of merit associated to each methodology is given through careful analysis of energy and irradiation data. The analysis of the power plant is performed through the power data generated at the output of the inverter, allowing the individual performance of inverters to be evaluated. This individual analysis is also done for nine inverters with the same installed power in three different areas of the plant. The measured data is compared to data obtained in the plant certification process, which is obtained through historical databases applied to the PVsyst simulation software. Through the analysis, it is verified that the simulation model and the selected database underestimates the actual losses of the system, considering that the measured values of energy are up to 5% lower than the expected values. The measured results of PR are also systematically lower than the expected values, although closer than the results of IDE - 3 and 5%, respectively. The expected PR result for the period is 85%, while the measured PR result is 79%, this difference is due to the losses considered in the simulation model. Measured irradiation values were considerably higher than the predicted values, with a total difference of 50 kWh / m² (15%) for the analyzed period. The results corroborate with the use of IDE for the certification of large plants, although more complete analyzes are necessary to obtain more solid conclusions.