La figura de la izquierda es un ejemplo de series de tiempo de fluctuación de las salidas de generación de energía. La figura de la derecha muestra el histograma de la frecuencia de la correspondiente fluctuación de potencia. Cuando podemos suponer una leve fluctuación, como lo ilustra la línea roja, el modelado con distribución normal es aceptable. Sin embargo, La fluctuación de la generación de energía eólica contiene cambios abruptos, como lo ilustra la línea azul. Como consecuencia, el histograma correspondiente tiene colas pesadas que decaen lentamente, que representa los valores atípicos extremos. Crédito:Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST)
Los cambios abruptos en la producción de energía eólica son una fuente de daños severos a los sistemas de energía. Investigadores de la Universidad de Kyoto desarrollaron un método de modelado estocástico que permite evaluar el impacto de tales fenómenos. La característica del método radica en su significativa efectividad computacional en comparación con la simulación estándar de Monte Carlo, y su aplicabilidad al análisis y síntesis de varios sistemas sujetos a valores atípicos extremos.
La introducción de la generación de energía eólica en el sistema de energía eléctrica avanza activamente, principalmente en Estados Unidos y Europa, y se espera que continúe en Japón. Sin embargo, sobre la implementación, es fundamental hacer frente a la incertidumbre de la predicción de la fluctuación de la producción. La fluctuación de la generación de energía eólica suele ser pequeña, pero se vuelve extremadamente grande debido a la aparición de ráfagas y turbulencias a una frecuencia no despreciable. Estos valores atípicos extremos se han considerado una fuente de daños graves a los sistemas de energía.
Para hacer frente a tal fluctuación de la generación de energía eólica, el establecimiento de objetivos como "mantener absolutamente la fluctuación de frecuencia dentro de 0,2 Hz" sería inalcanzable o resultaría en un diseño demasiado conservador. Por lo tanto, el establecimiento de objetivos probabilísticos como "mantener la fluctuación de frecuencia dentro de 0,2 Hz con 99,7 por ciento o más" es indispensable.
La incertidumbre probabilística se evalúa estadísticamente, comúnmente asumiendo que obedece a la distribución normal por su procesabilidad matemática. Los valores atípicos de salida en la generación de energía eólica son, sin embargo, más frecuente de lo que representa la distribución normal. Incluso si se puede construir un simulador complicado sin asumir una distribución normal, No es realista investigar la propiedad estadística mediante simulación de Monte Carlo. Esto se debe a que el número requerido de muestras se dispara antes de que se produzcan suficientes valores atípicos extremos.
Se desarrolló un método de evaluación del impacto de la fluctuación de la energía eólica en la calidad del sistema eléctrico. El método primero construye modelos probabilísticos asumiendo la distribución estable (una extensión de la distribución normal) sobre la incertidumbre. Luego, en lugar de usar el modelo como un simulador para generar muestras de datos, calculamos las propiedades estadísticas directamente a partir de los parámetros del modelo. La característica importante es 1. la influencia de valores atípicos extremos puede considerarse adecuadamente, 2. el modelo se puede determinar fácilmente a partir de datos reales, y 3. el costo de cálculo es muy bajo. Se demostró que el método es válido mediante su aplicación a la estimación de la desviación de frecuencia basada en datos reales del sistema de energía.
Este método de evaluación probabilística recientemente propuesto nos permite evaluar cuantitativamente el riesgo del sistema eléctrico causado por la ocurrencia de cambios extremadamente abruptos en la generación de energía eólica. Las contramedidas basadas en la evaluación contribuirían a mejorar la confiabilidad y la eficiencia económica del sistema de energía eléctrica. Cabe señalar también que el método propuesto es aplicable al análisis y síntesis de varios sistemas que tienen valores atípicos extremos.
