Synthetic generation of Plausible Solar Years for long-term forecasting of solar radiation

Abstract

En este trabajo se mejora y se valida un algoritmo propuesto en estudios previos para generar series sintéticas de años solares plausibles (PSY). La metodología proporciona 100 años sintéticos en paso minutal de radiación global horizontal (GHI) y radiación directa normal (DNI) acoplados. El algoritmo requiere un conjunto de datos de 10 a 20 años de GHI y DNI acoplados en paso horario que se pueden obtener para la mayoría de las ubicaciones del mundo a partir de estimaciones de satélite. El algoritmo se evalúa en cinco emplazamientos seleccionados por su diferente tipo de clima según la clasificación de Koppen-Geiger. La evaluación se realiza en diferentes escalas temporales: anual, mensual, diaria y minutal. En todos los casos, las series sintéticas de años solares plausibles cubren una gama más amplia de escenarios que las series observadas, pero manteniendo su distribución. Los resultados sugieren que los PSY generados sintéticamente son capaces de reproducir la variabilidad natural del recurso solar en cualquier emplazamiento facilitando la simulación estocástica de los sistemas de aprovechamiento solar.

In this work we test and improve an algorithm proposed in previous studies to generate synthetic series of plausible solar years (PSY). The method provides 100 synthetic years coupled 1-min global horizontal irradiance (GHI) and direct normal solar irradiance (DNI). The algorithm requires 10-20 years of hourly coupled GHI and DNI datasets that can be retrieved for most of the locations of the world from satellite estimates. The algorithm is evaluated at five s locations selected because of their different type of climate according to the Koppen-Geiger classification and at different temporal scales: annual, monthly, daily, and 1-minute resolution. In all cases, synthetic PSYs series cover a wider range of scenarios than the observed series but maintaining their distribution. Results suggest that the synthetically generated PSYs are capable to reproduce the natural variability of the solar resource at any location facilitating the stochastic simulation of solar harnessing systems.