Manual de Usuario de Aplicativo para el C´alculo de Energ´ıa Firme de Parques E´olicos Universidad de los Andes - Consejo Nacional de Operaci´on (CN O) 6 de junio de 2018
´Indice 1. Introducci´ on
1
2. Instrucciones de Instalaci´ on y Uso del Aplicativo
2
3. Archivos necesarios, contenido y formato 3.1. Consideraciones generales . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Archivo de variables clim´ aticas . . . . . . . . . . . . 3.3. Datos complementarios de mediciones . . . . . . . . 3.4. Archivo de las turbinas del parque . . . . . . . . . . 3.5. Archivo de curva de potencia y coeficiente de empuje 3.6. Datos complementarios curvas . . . . . . . . . . . . . 3.7. Datos fuente secundaria para MCP . . . . . . . . . . 3.8. Datos comunes de fuente secundaria para MCP . . . 3.9. Complemento datos fuente secundaria para MCP . .
5 5 5 5 6 7 7 7 7 8
4. Archivos generados
1.
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
8
Introducci´ on
Este documento sirve como manual de usuario para el uso del aplicativo de c´alculo de la energ´ıa en firme de plantas e´ olicas. El aplicativo entregado consiste de un paquete del software de c´odigo libre R y un archivo de instrucciones (script) desarrollado en el mismo lenguaje, el cual implementa los pasos necesarios para ejecutar el programa. El manual se divide en tres partes: en la primera parte se explican los pasos a seguir para la instalaci´on del programa R y otros complementos necesarios; en la segunda parte se explica c´omo se deben ingresar los datos del proyecto e´olico para permitir el c´ alculo de la energ´ıa generada y en la tercera parte se explica cu´al es el resultado del programa
1
2.
Instrucciones de Instalaci´ on y Uso del Aplicativo 1. Instalaci´ on de R: Dir´ıjase a la p´agina web https://cran.r-project.org/bin/windows/base/ old/3.4.4/ e ingrese a descargar la versi´on 3.4.4 del software (llamada “Someone To Lean On”). Ejecute esta descarga y siga los pasos de instalaci´on del archivo. Como el aplicativo fue desarrollado y probado en esta versi´on de R, es importante que descargue esta versi´ on y NO una versi´ on m´ as reciente. 2. Instalaci´ on de RStudio: Este software ofrece un ambiente de desarrollo para la programaci´ on en lenguaje R. El aplicativo de c´alculo de la energ´ıa se ejecuta directamente en este ambiente. Para descargarlo se debe ingresar a la p´agina https://www.rstudio.com/ products/rstudio/download/#download, de descarga gratuita y seleccionar el archivo correspondiente a su sistema operativo (la versi´on presentada por la p´agina es la m´as reciente y no presenta conflictos con la versi´on de R instalada). 3. Selecci´ on de la versi´ on de R a utilizar en RStudio: Una vez se ha descargado RStudio ´abralo haciendo uso del acceso directo. RStudio iniciar´a utilizando la versi´on de R que tenga instalado en su sistema. Si tiene m´as de una versi´on de R instalada o quiere estar seguro de que se est´ a utilizando la versi´on 3.4.4, Seleccione el men´ u de Herramientas (Tools) → Opciones Globales (Global Options), seleccione Cambiar (Change) la Versi´on de R en la pesta˜ na General y luego seleccione la versi´on 3.4.4 para en la ventana emergente.
Figura 1: Selecci´on de versi´on de R
2
4. Selecci´ on de repositorio de paquetes: Seleccione el men´ u de Herramientas (tools) → Opciones Globales (Global Options) → Paquetes (Packages) y en la barra de CRAN mirror, seleccione la opci´ on de cambiar (Change) → Escoja Colombia.
Figura 2: Ventana de selecci´on de repositorio de paquetes 5. Instalaci´ on de paquetes dependientes: Copie la siguiente l´ınea de texto que contiene los nombres de los paquetes necesarios para la ejecuci´on del paquete ENFICC: geosphere, dplyr, lubridate, ggplot2, RColorBrewer, scales, tidyverse, openair, zoo, RgoogleMaps, doParallel, readbitmap Luego, dir´ıjase a la pesta˜ na Paquetes (Packages), seleccione Instalar (Install) y pegue el texto como se muestra en la siguiente imagen para que RStudio instale los paquetes. 6. Instalaci´ on del paquete ENFICC: Dir´ıjase a la pesta˜ na Paquetes (Packages), seleccione Instalar (Install), luego cambie la opci´on de Instalar de (Install From) a “Package Archive File (.zip, .tar.gz). En Explorar (Browse. . . ), seleccione el archivo ENFICC.zip e inst´alelo. 7. Preparar archivos a) Buscar directorio librer´ıas: al lado derecho de la interfaz de RStudio seleccione Instalar (Install) → copie la ruta de Instalar a librer´ıa (Install to library) en su explorador de carpetas1 . b) Copiar archivos csv: entre a la carpeta de librer´ıas con el explorador de Windows (fuera de RStudio) y una vez ah´ı entre a la carpeta con el nombre de “ENFICC” → “data”. Pegue en esta carpeta todos los archivos de datos solicitados (Estos archivos se explican en detalle en la siguiente secci´on). 1
Es decir, en la figura 4 hay un directorio tipo: C:/ programas/. . . que aparece debajo de Install to Library. Abra este directorio aparte con el explorador de Windows u otro explorador de carpetas)
3
Figura 3: Instalaci´on de paquetes dependientes
Figura 4: Instalaci´ on del paquete para c´alculo de la ENFICC 8. Corra el aplicativo: En RStudio seleccione archivo(File) → Abrir archivo (open File) y busque el archivo aplicativo.R que est´a en la carpeta del aplicativo que se descarga de la plataforma. En este momento debe tener en RStudio 4 paneles distintos, dos a la izquierda y dos a la derecha. Ub´ıquese en el panel superior izquierdo y vaya a la esquina superior derecha de la pantalla. De click al bot´on de Source. El aplicativo se ejecuta durante alrededor de 20 segundos por cada mes de datos, lo que indica que se requiere de alrededor de 40 minutos para que el aplicativo corra por completo. Mientras el aplicativo est´ a corriendo es posible que no pueda utilizar el equipo eficientemente para otra labor. Tenga esto en cuenta antes de empezar a correrlo.
4
Figura 5: Correr el aplicativo
3.
Archivos necesarios, contenido y formato
3.1.
Consideraciones generales Todos los archivos de informaci´ on deben entregarse en formato “.csv” en donde el delimitador de columna sea la coma (,) y el separador decimal sea el punto (.). Cada columna de datos debe venir con su respectivo encabezado y en las unidades indicadas. Los datos deben estar completos para el tiempo de inter´es (1 a˜ no de medici´on)2
3.2.
Archivo de variables clim´ aticas
Nombre del archivo requerido: datos sitio.csv Contiene la informaci´ on de velocidad de viento, direcci´on de viento, temperatura, humedad relativa y presi´ on barom´etrica. A continuaci´on, se presenta una tabla ejemplo de los datos. Para ver c´omo ser´ıa este archivo consulte el ap´endice de ejemplo de datos.
3.3.
Datos complementarios de mediciones
Nombre del archivo requerido: alturas.csv En este archivo se tienen las alturas a las cuales se han tomado las diferentes mediciones. Se asume que la altura de medici´ on de la velocidad de viento es la misma de la medici´on de direcci´ on de viento. 2
Esto quiere decir que ya se debe haber realizado el llenado si hay datos faltantes.
5
Figura 6: contenido archivo de variables clim´aticas
Figura 7: contenido archivo de datos complementarios mediciones
3.4.
Archivo de las turbinas del parque
Nombre del archivo requerido: parque eolico.csv Contiene la informaci´ on de la disposici´on geogr´afica de las turbinas en el parque y sus caracter´ısticas de altura del buje, di´ ametro y similares:
Figura 8: contenido archivo de las turbinas del parque
6
3.5.
Archivo de curva de potencia y coeficiente de empuje
Nombre del archivo requerido: curva potencia empuje.csv Contiene la informaci´ on de la potencia producida y el coeficiente de empuje del modelo de turbina e´olica que se desea utilizar en el parque. Este dato com´ unmente es provisto por el fabricante en la hoja detallada de especificaciones.
Figura 9: contenido archivo curva de potencia y coeficiente de empuje
3.6.
Datos complementarios curvas
Nombre del archivo requerido: datos curva potencia.csv Indica si la curva que se entrega est´ a corregida para las condiciones en sitio y otros datos de la curva, como las velocidades de entrada y desconexi´on, as´ı como la potencia nominal.
Figura 10: contenido archivo complementario curva de potencia y coeficiente de empuje
3.7.
Datos fuente secundaria para MCP
Nombre del archivo requerido: fuente secundaria.csv Estos son los datos de fuente secundaria utilizados para extrapolar los datos de medici´on en sitio. Deben ser de la menos 10 a˜ nos y contener al menos 1 a˜ no de medici´on en com´ un con la serie de datos medidos en sitio.
3.8.
Datos comunes de fuente secundaria para MCP
Nombre del archivo requerido: fuente secundaria.csv Estos son los datos de fuente secundaria que coinciden en fecha con el a˜ no de mediciones en sitio. Se usan para verificar el ajuste del comportamiento en ambas series de datos.
7
Figura 11: contenido archivo datos fuente secundaria para MCP
Figura 12: contenido archivo datos comunes fuente secundaria para MCP
3.9.
Complemento datos fuente secundaria para MCP
Nombre del archivo requerido: altura fuentesecundaria.csv Indica a qu´e altura se tiene la serie de datos secundarios.
Figura 13: contenido archivo complemento datos fuente secundaria para MCP
4.
Archivos generados
Una vez el aplicativo realiza el c´ alculo de la energ´ıa mensual mes a mes por los 10 a˜ nos, devuelve estos datos al usuario en un archivo .csv que se encuentra en la carpeta de ENFICC3 . El archivo de resultados contiene la siguiente informaci´on: Nombre del archivo resultado: ENERGIA GENERADA MENSUAL.csv Si se desea se puede calcular la energ´ıa promedio diaria generada al tomar el valor de generaci´ on mensual y dividirlo entre el n´ umero de d´ıas del mes (el n´ umero de d´ıas por mes se puede saber conociendo cada mes, dato de la columna 1). Finalmente, el valor de la ENFICC corresponde al menor valor de generaci´ on diaria promedio, de los datos mes a mes.
3
Esta es la carpeta que contiene a la carpetadata en donde se ingresaron los datos de variables clim´ aticas, turbinas, etc.
8
Figura 14: contenido archivo de datos entregado Ap´endice: Ejemplo de archivos de datos
9
Figura 15: Ejemplo de archivo de datos .csv para los datos de variables atmosf´ericas
10
