Modelos empíricos del campo solar en plantas termosolares de concentración. Aplicación a la planificación

Abstract

[Resumen] Uno de los bloques fundamentales de una planta termosolar de concentración es el campo solar. En este bloque, la energía del recurso solar se captura y concentra sobre un fluido para su posterior utilización como energía térmica. La estimación de la potencia térmica disponible en el campo solar a partir de valores del recurso solar es una información de gran utilidad en diversas aplicaciones. Esta estimación se puede conseguir utilizando un modelo del campo solar diseñado en base a primeros principios. Sin embargo la construcción de un modelo de este tipo puede ser complejo y requerir la participación de un experto con un conocimiento en profundidad del campo solar a modelar. En este trabajo se propone como alternativa la utilización de modelos empíricos del campo solar. En este caso, el modelo se obtiene a partir de un conjunto de medidas realizadas en el campo solar. Se proponen dos tipos de modelos empíricos: paramétrico y orientado a datos. Con el fin de estudiar la aplicabilidad de los modelos propuestos se ha considerado su utilización en el problema de la gerneración óptima auto-planificada en una planta CSP que participa en un mercado eléctrico a un día. En un contexto de simulación y con el objeto de comparar diferentes opciones, se ha realizado un estudio económico donde se evalúan varias estrategias de planificación en una planta basada en colectores cilindro-parabólicos de 50 MW con almacenamiento térmico. Las estrategias de planificación se diferencian únicamente en el modelo del campo solar utilizado. Los resultados muestran que las estrategias que utilizan los modelos empíricos del campo solar proporcionan resultados competitivos y que por tanto, se pueden utilizar como una alternativa viable a los basados en primeros principios. La utilización de modelos empíricos simplifica significativamente el diseño del planificador de producción.

[Abstract] An important block of a concentrated solar thermal plant is the solar field. In this block, the solar energy is concentrated as thermal energy in a fluid. An estimation of the available thermal power based on the available solar resource is a useful information in several applications. This estimation can be obtained using a solar field model based on first-principles. However, to build a model of this kind, can be complex and requires a human expert with in depth knowledge of the solar filed to be modeled. This work proposes an alternative, to use empirical models of the solar field. In this case, the model is obtained using a set of measurements from the solar field. Two kind of empirical models are proposed: parametric and data-driven models. In order to study the applicability of the proposed models, the optimal self-scheduling generation problem in a concentrated solar thermal plant is considered. Several sche- duling strategies with dffeerent solar field models are compared in a simulation context. The simulations show that the strategies with empirical models of the solar field provides competitive results and then, can be considered as an alternative to the strategies based on first-principles models. The empirical models simplify the development of a generation scheduler.