From irradiance to output power fluctuations: the PV plant as a low pass filter

Marcos, Javier; Marroyo, Luis; Lorenzo, E.; Alvira, David; Izco, Eloisa

doi:10.1002/pip.1063

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“…Recent studies of PV-related variability have analyzed power spectra of PV systems and solar irradiance (Calif et al, 2013;Curtright and Apt, 2008;Klima and Apt, 2015;Lave and Kleissl, 2010;Marcos et al, 2011a;Tabar et al, 2014;Yordanov et al, 2013b), compared power fluctuations from specific PV plants with corresponding irradiance measurements Marcos et al, 2011a;van Haaren et al, 2014), and characterized power variability as a function of PV plant…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Local short-term variability in solar irradiance

2016

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Abstract. Characterizing spatiotemporal irradiance variability is important for the successful grid integration of increasing numbers of photovoltaic (PV) power systems. Using 1 Hz data recorded by as many as 99 pyranometers during the HD(CP) 2 Observational Prototype Experiment (HOPE), we analyze field variability of clear-sky index k * (i.e., irradiance normalized to clear-sky conditions) and sub-minute k * increments (i.e., changes over specified intervals of time) for distances between tens of meters and about 10 km. By means of a simple classification scheme based on k * statistics, we identify overcast, clear, and mixed sky conditions, and demonstrate that the last of these is the most potentially problematic in terms of short-term PV power fluctuations. Under mixed conditions, the probability of relatively strong k * increments of ±0.5 is approximately twice as high compared to increment statistics computed without conditioning by sky type. Additionally, spatial autocorrelation structures of k * increment fields differ considerably between sky types. While the profiles for overcast and clear skies mostly resemble the predictions of a simple model published by Hoff and Perez (2012), this is not the case for mixed conditions. As a proxy for the smoothing effects of distributed PV, we finally show that spatial averaging mitigates variability in k * less effectively than variability in k * increments, for a spatial sensor density of 2 km −2 .

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Local short-term variability in solar irradiance

2016

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“…As can be seen, the frequency distributions are very similar. A more detailed description of this model can be found in [10]. …”

Section: Fluctuations In the Frequency Domainmentioning

confidence: 99%

Power output fluctuations in large PV plants

Marcos¹,

Marroyo²,

Lorenzo³

et al. 2024

RE&PQJ

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Abstract. The power generated by large photovoltaic (PV) plants is of an intermittent nature, due to cloud passage, which can create considerable fluctuations in output. Therefore, if the penetration of PV power in the overall electricity system is high enough, these fluctuations could have a serious effect on the quality and safety of the power supply. This article aims to characterise these fluctuations and to look at the smoothing effect of the PV plant size and that of the geographical dispersion of the PV plants.

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“…In this context, the same database was used in several works for effectively characterising PV power fluctuations and proposing first techniques for mitigating them by means of BESS (Marcos et al, 2014b(Marcos et al, , 2011b. Therefore, its choice for the present work is a good decision as its validity in this research topic is widely contrasted.…”

Section: Real Pv Plant Description and Associated Databasementioning

confidence: 99%

“…It must be pointed out that the model demonstrates that the occurrence of medium-to-strong size fluctuations during a yearly operation of a utility-scale PV plant is very low. Besides, with those results the authors propose an interesting model that predicts the output PV power of a PV plant using data of incident irradiance, which is explained in (Marcos et al, 2011b). The model is a low pass filter of the incident irradiance that smooths down high frequency fluctuations, whose cut-off frequency is in function of the surface area of the PV plant.…”

Section: Pv Power Fluctuations Characterisationmentioning

confidence: 99%

“…Several authors quantify the variability of PV power depending, among others, on the size of the PV plant and the speed of the clouds that cover the arrays (Hoff and Perez, 2010;Lave and Kleissl, 2013;Marcos et al, 2011aMarcos et al, , 2011b. Other authors analyse statistically the ramp-rate of the output power in different size PV plants, obtaining empirical models of power fluctuations frequency distributions (Mazumdar et al, 2014;Mills et al, 2009;Van Haaren et al, 2014).…”

Section: Pv Power Fluctuations Characterisationmentioning

confidence: 99%

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Puente¹

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Este tribunal acuerda otorgar la calificación de: EL PRESIDENTE LOS VOCALES EL SECRETARIORealizado el acto de defensa y lectura de la Tesis en Madrid, el día 3 de Julio de 2017. A mis padres. "El hombre rinde el máximum de su capacidad cuando adquiere la plena conciencia de sus circunstancias. Por ellas comunica con el universo." "¡La circunstancia! ¡Circum-stantia! ¡Las cosas mudas que están en nuestro próximo derredor! Muy cerca, muy cerca de nosotros levantan sus tácitas fisonomías con un gesto de humildad y de anhelo, como menesterosas de que aceptemos su ofrenda y a la par avergonzadas por la simplicidad aparente de su donativo. Y marchamos entre ellas ciegos paraellas, fija la mirada en remotas empresas, proyectados hacia la conquista de lejanas ciudades esquemáticas." José Ortega y Gasset AgradecimientosUna tesis doctoral, desde su comienzo hasta el fin, es un camino personal extraño, con tramos llanos pero también escarpados, que culminan en una de las montañas más altas de tu vida. Como todo camino similar, uno se plantea varias veces, incluso desde antes de emprenderlo y a lo largo de todo el trayecto, si tomarlo o ir por otro lado; si seguir adelante o volver tranquilamente hacia abajo; si ir por el camino más fácil, o ya que estás, subir por el menos transitado. Pero cuando se escriben estas palabras, significa que ya estás arriba y que nada de lo que pensaste en el camino importa. La cumbre está delante.Este camino ha sido posible, sobre todo, a la gente que me ha acompañado en todos los aspectos del mismo.Para empezar quiero agradecer a Luis por darme la oportunidad de emprenderlo y las facilidades para llevarlo a cabo, por capitanear la tesis de forma efectiva y compartir su conocimiento conmigo. También quiero dar las gracias a Eduardo por poner a nuestra disposición tanta sabiduría y experiencia. A ambos, siempre les estaré agradecido por orientarme y enseñarme a enfocar en lo esencial de la energía fotovoltaica y del pensamiento científico. Después de los capitanes, vienen los marineros, todos mis compañeros de trabajo, desde el más veterano hasta los proyectandos, por contribuir de una forma u otra a este trabajo. Aquí incluyo, cómo no, a los compañeros navarros, cuyo trabajo además sirve de base para parte del mío. Gracias a la ayuda técnica y moral de todos estos amigos de ambos grupos, con algún chisme de por medio, el camino ha sido más llevadero.Por último, el camino no puede entenderse sin el soporte personal de los que te llevan a cuestas en los peores momentos. En esos instantes siempre están los mismos a tu lado. Ya estaban en caminos anteriores y mucho más difíciles que una simple tesis y gracias a ellos otra vez se ha conseguido. Gracias a mis padres Pedro y Jone por todo; esta tesis en realidad es suya. A toda mi familia en general por estar siempre ahí. A mi hermano por acompañarme a descubrir desde pequeños que somos ingenieros, a mi tío por inspirarnos a serlo, a mis tías por apoyarme y entenderme a la perfección y a Eva porque sin ella ni su paciencia esto no hubiera llegado a ...

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