Una previsione accurata dell’energia solare trasforma una risorsa rinnovabile variabile in una fonte di energia gestibile e prevedibile. Per gli operatori di rete, la previsione solare è essenziale per la programmazione e il bilanciamento del dispacciamento. Per gli operatori di stoccaggio delle batterie, le previsioni di generazione guidano direttamente i programmi di carica/scarica BESS e determinano la quantità di entrate derivanti dall’arbitraggio o dai servizi ausiliari che possono essere acquisite. Con l’aumento della penetrazione solare a livello globale, la capacità di previsione sta diventando un fondamentale elemento di differenziazione competitiva.
Perché le previsioni solari sono importanti per le operazioni BESS
Un BESS co-localizzato con l’energia solare può essere gestito in modo ottimale solo se l’operatore sa, con ragionevole certezza, quanta generazione solare aspettarsi nelle prossime 2-48 ore. Senza previsione:
- Il BESS potrebbe scaricarsi durante il giorno (aspettandosi che il solare gestisca il carico) quando la copertura nuvolosa riduce la produzione solare, con conseguente importazione simultanea della rete e scarico del BESS
- Il BESS potrebbe mantenere la carica (in attesa di un evento di picco della domanda che non si materializza), perdendo opportunità di arbitraggio TOU
- Le offerte del mercato all'ingrosso richiedono previsioni con 24-48 ore di anticipo; previsioni inadeguate portano a penalità per squilibrio di sotto/sovraproduzione nei mercati in tempo reale
Orizzonti e applicazioni della previsione
| Orizzonte | Nome | Applicazione | Il metodo migliore |
|---|---|---|---|
| 0–2 ore | Nowcasting/intra-day | Invio BESS in tempo reale, servizi ausiliari | Telecamere Sky, immagini satellitari |
| 2–6 ore | A breve termine | Offerte di mercato intraday, pianificazione BESS | Previsione meteorologica numerica (NWP) + ML |
| 6–48 ore | Il giorno prima | Offerte di mercato del giorno prima, programmazione della manutenzione | Insiemi NWP, post-elaborazione statistica |
| 7–30 giorni | A medio termine | Pianificazione delle risorse, programmazione O&M | Modelli NWP stagionali, dati climatologici |
| 1–30 anni | A lungo termine (valutazione delle risorse) | Finanziamento di progetti, analisi della resa energetica | Set di dati satellitari TMY (Solargis, Meteonorm) |
Metodi di previsione dell'irraggiamento
1. Previsione meteorologica numerica (NWP)
I modelli NWP (GFS, ECMWF, NAM) simulano l’atmosfera dai principi primi, producendo previsioni su griglia di irradianza orizzontale globale (GHI), temperatura, vento e copertura nuvolosa con una risoluzione spaziale di 1–25 km. L’ECMWF è generalmente il modello NWP più accurato a livello globale; GFS è disponibile gratuitamente. Limitazioni: i modelli NWP hanno una bassa risoluzione spaziale e distorsioni sistematiche in terreni complessi e zone costiere. Orizzonte: da 6 ore a 10+ giorni.
2. Nowcasting satellitare
I satelliti geostazionari (GOES-16/17 nelle Americhe, Meteosat in Europa, Himawari in Asia) forniscono previsioni sui vettori del movimento delle nuvole (CMV), monitorando il movimento delle nuvole per prevedere l’irradianza con un anticipo di 0-6 ore. I metodi basati sul satellite superano il NWP su orizzonti brevi (0–4 ore) perché vedono lo stato attuale delle nuvole ad alta risoluzione spaziale (1–4 km).
3. Apprendimento automatico/post-elaborazione statistica
I moderni sistemi di previsione combinano i dati NWP e satellitari come input per i modelli ML (gradient boosting, reti neurali LSTM) che correggono i pregiudizi locali: effetti del terreno specifici del sito, modelli di aerosol, ombreggiatura dalle colline vicine. La post-elaborazione ML in genere migliora l'RMSE del 10–25% rispetto al NWP grezzo. Richiede 1–2 anni di dati sull'irradianza in loco per l'addestramento.
Metriche di accuratezza della previsione
- RMSE (errore quadratico medio): la metrica principale dell'accuratezza della previsione; espresso in % della capacità installata o kWh. RMSE tipico del giorno prima per un impianto solare da 10 MW: 8–15% della capacità per siti a cielo sereno; 15–25% in climi nuvolosi/variabili
- nRMSE (RMSE normalizzato): RMSE espresso come% della produzione media, consentendo il confronto tra siti con capacità diverse
- MAE (errore assoluto medio): meno sensibile ai valori anomali rispetto all'RMSE; utile per il calcolo delle penalità contrattuali laddove gli errori superiori ad una soglia comportano costi
- Punteggio abilità: miglioramento rispetto a una previsione di persistenza (ipotesi ingenua che la generazione attuale equivalga alla generazione della prossima ora); un punteggio di abilità >30% indica un valore di previsione significativo
Integrazione delle previsioni nell'invio BESS
Un sistema di spedizione BESS di controllo predittivo modello (MPC) utilizza una previsione solare continua di 24-48 ore per ottimizzare la pianificazione di carica/scarica:
- Ricevi previsioni solari aggiornate basate su NWP ogni 6 ore (o ogni 15 minuti per quelle satellitari)
- Esegui l'ottimizzazione sull'orizzonte di previsione, tenendo conto dello stato di carica BESS, del programma tariffario TOU, della previsione della domanda e della previsione solare
- Eseguire la pianificazione ottimale; aggiorna ogni 15-30 minuti man mano che le previsioni vengono aggiornate
- Tieni traccia della generazione effettiva rispetto a quella prevista; inserire i valori effettivi nel modello ML per la correzione continua dei bias
La piattaforma iSolarCloud di Sungrow integra la previsione energetica con BESS EMS, consentendo agli operatori BESS di implementare l'invio basato sulle previsioni senza sistemi di terze parti. Per i progetti che partecipano ai mercati all'ingrosso, un fornitore di servizi di previsione certificato (ad esempio Solargis Energy, Solcast, DNV GL Energy Transition) fornisce previsioni bancabili per le offerte di mercato.