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Previsión probabilística Gestión de la incertidumbre en los activos solares
Elaboración de escenarios de previsión de la producción de energía solar
La previsión probabilística de la energía solar estima el rango de posibles resultados en la producción de energía solar, en lugar de un único valor esperado. Un modelo de previsión determinista ofrece una cifra por intervalo de tiempo (Q50). Una previsión probabilística ofrece una distribución completa que suele expresarse mediante cuantiles, desde el Q05 hasta el Q95. Cuantifica la incertidumbre de la previsión asociada a cada predicción de la producción de energía fotovoltaica. Esta distinción se está convirtiendo en un elemento estructural para los productores independientes de energía (IPP), los operadores del mercado energético, los agregadores y los operadores de red, que deben sopesar los distintos escenarios de generación de energía solar, gestionar las sanciones por desequilibrio en los mercados eléctricos al contado e intradía, y optimizar el despacho de los activos solares, cuya producción sigue siendo intrínsecamente variable en función de las condiciones meteorológicas cambiantes.
El nivel de incertidumbre depende del horizonte de previsión, de la variabilidad meteorológica —en particular, de la dinámica de la nubosidad— y de la calidad de los datos de entrada, desde las mediciones in situ de la irradiación solar (GHI) hasta las imágenes de satélite y la predicción numérica del tiempo (NWP). CalibSun combina estas fuentes en un marco de conjunto analógico, que se recalibra continuamente a partir de mediciones in situ, para proporcionar de forma nativa previsiones probabilísticas de la energía solar que reflejen la distribución real de los resultados en lugar de basarse en medias deterministas que ocultan la estructura de la variabilidad.
Puntos clave
- CalibSun es el único sistema de predicción que ofrece de forma nativa tanto previsiones probabilísticas como determinísticas, basadas en el método de conjunto analógico y combinadas in situ.
- La previsión probabilística de la energía solar de CalibSun expresa la producción de energía fotovoltaica como una distribución de resultados a partir de cuantiles que van desde el Q5 hasta el Q95, con un rango del Q5.
- La metodología cuenta con una dilatada trayectoria científica y con la colaboración de Mines Paris – PSL, y se basa en publicaciones revisadas por pares (IEEE, EUPVSEC…).
- Las ventajas operativas se centran en el comercio de energía en el mercado al contado, la gestión de desequilibrios y la gestión del almacenamiento para las plantas fotovoltaicas.
- Previsión probabilística
Previsión determinista frente a probabilística: dos enfoques, dos usos operativos
El método de predicción probabilística de CalibSun se basa en el conjunto analógico, un enfoque estadístico no paramétrico.
Mecanismos y conceptos clave
Una previsión determinista ofrece un único valor esperado de la generación de energía solar por intervalo de tiempo. Una previsión probabilística describe la distribución condicional completa de los posibles resultados, que suelen resumirse mediante cuantiles. Q10 representa el valor por debajo del cual la producción tiene una probabilidad 10% de situarse; Q50 es la mediana; Q90, el umbral de producción máxima. El intervalo Q10–Q90 es el intervalo de predicción 80% que materializa la incertidumbre de la previsión.
Datos de entrada
Para elaborar esta distribución se necesitan tres tipos de datos de entrada:
- Mediciones in situ proporcionar datos de referencia sobre la irradiación solar (GHI, GTI) y las condiciones meteorológicas locales (temperatura, humedad…), captando los cambios a corto plazo en la cobertura nubosa que pasan desapercibidos para los satélites.
- Imágenes por satélite amplía la percepción espacial al campo de nubes circundante.
- NWP proporciona las variables meteorológicas sinópticas que determinan la producción del día siguiente. El peso relativo de cada fuente varía en función del horizonte de previsión: las mediciones in situ predominan a corto plazo, los modelos de predicción numérica del tiempo (NWP) predominan para el día siguiente y los datos de satélite sirven de enlace para el periodo intradía.
Investigación sobre situaciones similares ocurridas en el pasado
El modelo busca en los datos históricos situaciones pasadas que sean meteorológicamente análogas a las condiciones previstas actualmente y, a continuación, reconstruye la distribución de los resultados observados a partir de esos análogos. Para cada análogo encontrado, se registra la producción de energía fotovoltaica realmente observada. El conjunto de estos valores observados conforma la distribución empírica de la previsión probabilística.
Este enfoque no paramétrico presenta dos ventajas estructurales:
- hace que sin supuestos sobre la forma de la distribución (gaussiana, log-normal),
- Captura de forma natural los comportamientos no lineales y asimétricos de la generación de energía solar; por ejemplo, el truncamiento de la producción cuando se alcanza el límite máximo en condiciones de cielo despejado.
Cálculo de los cuantiles Q5 a Q95 y calibración
A partir de la distribución empírica generada por el conjunto analógico, se extraen los cuantiles Q5, Q10, …, Q95. La calibración garantiza fiabilidad estadística: una previsión de Q10 debe ser superada por la producción real, a lo largo de un periodo de observación prolongado, aproximadamente el 90% de las veces. CalibSun valida la calibración mediante diagramas de fiabilidad y un posprocesamiento continuo de los datos históricos, con correcciones aplicadas por emplazamiento y por horizonte de previsión.
¿Cuáles son las limitaciones de cada enfoque?
Determinista
Un modelo de predicción determinista oculta la estructura de variabilidad subyacente de las condiciones meteorológicas. Dos predicciones que apunten a la misma producción prevista de energía solar pueden presentar perfiles de riesgo radicalmente diferentes en cuanto a las fuentes de incertidumbre. En condiciones meteorológicas estables, el rango de resultados posibles (expresado mediante los intervalos de predicción de Q5 a Q95) sigue siendo reducido. Sin embargo, cuando la nubosidad presenta una alta variabilidad, esta dispersión del conjunto de predicciones se amplía considerablemente. Un único valor determinista no puede reflejar esta diferencia ni transmitir todas las estimaciones de probabilidad que necesitan los actores del sector solar.
Probabilístico
Métodos de predicción probabilística basados en solo en imágenes de satélite carecen de la resolución local a corto plazo necesaria para captar la dinámica de las nubes específica de cada lugar. Los enfoques basados en solo en NWP presentan una resolución espacial baja y una capacidad de respuesta limitada en horizontes intradía. Por el contrario, los enfoques que se limitan a mediciones in situ pierden precisión a medida que se amplía el horizonte de previsión. Para obtener previsiones probabilísticas fiables sobre la energía solar es necesario combinación de las tres fuentes, ponderadas en función del horizonte de previsión.
Tabla comparativa: previsión determinista frente a previsión probabilística
Previsión determinista
Previsión probabilística
Resultado
Valor esperado único
Distribución completa Q5–Q95
Cuantificación de la incertidumbre
Ninguno
Explícito, por paso temporal
Operaciones en el mercado al contado
Arbitraje limitado
Licitación ajustada al riesgo (Q30, Q70, métodos adaptativos)
Gestión de desequilibrios
Reactivo
Previsto, cuantificado
Control de almacenamiento/hibridación
No es lo ideal
Optimización basada en el riesgo
Fuentes de datos
A menudo, solo por satélite
Datos in situ + satélite + predicción numérica del tiempo (NWP)
Elaboración del modelo probabilístico: El enfoque científico de CalibSun
Nuestra diferenciación en el mercado
CalibSun es actualmente el el único sistema de predicción que ofrece de forma nativa tanto previsiones probabilísticas como determinísticas a partir de un único modelo integrado.
- El valor esperado sirve como referencia determinista para la supervisión operativa estándar;
- Las preguntas Q5 a Q95 proporcionan el margen de incertidumbre para la toma de decisiones basada en el riesgo.
Esta doble salida es posible gracias al enfoque de conjunto analógico, que genera la distribución directamente; el valor determinista es un subproducto, no un modelo independiente.
Un segundo factor diferenciador es recalibración continua mediante mediciones in situ. Los piranómetros y las cámaras de observación del cielo instalados en la planta fotovoltaica alimentan el modelo en tiempo real, ajustando la distribución al comportamiento real del recurso solar local. Esta recalibración resulta decisiva en carteras de varios GW, donde los pequeños desvíos se acumulan rápidamente y dan lugar a una exposición significativa al desequilibrio.
Publicaciones científicas relacionadas
La metodología se basa en publicaciones revisadas por pares que abordan la predicción solar probabilística mediante regresión cuantílica, la generación de escenarios meteorológicos, los enfoques de conjuntos analógicos y la evaluación de la fiabilidad de las predicciones probabilísticas, publicadas en revistas del IEEE o presentadas en congresos científicos como EUPVSEC, así como en otras revisiones técnicas sobre predicción energética y sistemas solares fotovoltaicos.
Investigación interna de CalibSun
El método de previsión probabilística de CalibSun se basa en una investigación de larga duración sobre la evaluación de los recursos solares, dirigida por el doctor en Ciencias de Datos Thomas Carrière, centrada en técnicas de conjuntos analógicos aplicadas a la energía fotovoltaica.
El modelo se ha desarrollado en colaboración científica con Persee (Mines Paris – PSL), un laboratorio de referencia en energía solar y tratamiento de datos atmosféricos, lo que garantiza el rigor metodológico en la función de selección de análogos, el marco de calibración y los protocolos de validación.
Respaldado por la investigación y la ciencia
Previsión probabilística: Casos de uso operativo
Operaciones, compensación y sanciones por desequilibrio
En los mercados spot de electricidad, las previsiones probabilísticas permiten a los operadores energéticos presentar ofertas en el cuantíl que minimiza el coste esperado del desequilibrio. Cuando las sanciones son asimétricas, es decir, más severas en caso de sobreproducción que de subproducción, o viceversa, el La puja óptima rara vez es la mediana de Q50: se trata del cuantíl que se ajusta a la estructura de penalizaciones (Q30, Q40, Q70, en función de las condiciones del mercado y de las evaluaciones de probabilidad condicional). Esta optimización de la estrategia de puja es imposible con un modelo de previsión determinista.
Almacenamiento, hibridación y dimensionamiento
En el caso de las plantas fotovoltaicas acopladas a sistemas de almacenamiento en baterías o hibridadas con energía eólica, las previsiones probabilísticas sirven de base para sistemas de gestión energética con los datos necesarios para la gestión de la red basada en el riesgo. Los métodos de previsión probabilística resultan relevantes en la fase operativa para optimizar las decisiones relativas a los ciclos de carga y descarga de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) y, por lo tanto, para maximizar la vida útil de los sistemas de almacenamiento de energía solar.
- Preguntas
Preguntas frecuentes sobre las previsiones probabilísticas
¿Cuáles son las ventajas de las previsiones probabilísticas?
Las previsiones probabilísticas ofrecen una cuantificación explícita de la incertidumbre, lo que permite tomar decisiones ajustadas al riesgo en la negociación en el mercado al contado, la gestión energética, la reducción de desequilibrios y la gestión del almacenamiento. Mejoran el rendimiento operativo en comparación con los resultados determinísticos, al poner de manifiesto la variedad de escenarios plausibles de producción de energía.
¿Elabora CalibSun previsiones tanto determinísticas como probabilísticas?
Sí. Los servicios de previsión de CalibSun, NEXT e INSTANT, proporcionan de forma nativa distribuciones determinísticas (valor esperado) y probabilísticas, dentro de un intervalo de incertidumbre que abarca desde el percentil 5 hasta el 95. Esta doble salida permite tanto la supervisión operativa estándar como la toma de decisiones avanzada basada en el riesgo.
¿Cómo se comprueba la fiabilidad de las previsiones probabilísticas?
La fiabilidad se verifica mediante diagramas de fiabilidad y análisis estadísticos de los datos históricos: la producción real debería superar la previsión Q10 aproximadamente el 90% de las veces a lo largo de un periodo de observación prolongado. CalibSun aplica una recalibración continua por emplazamiento y por horizonte de previsión para mantener esta coherencia estadística.
¿Qué otras aplicaciones tienen estas previsiones de probabilidad, además del comercio?
Prever la generación de electricidad es imprescindible para optimizar la gestión de las energías renovables. Al ofrecer un rango de potencia en lugar de un único valor, Calibsun contribuye a que la energía solar sea regulable y a optimizar su integración en la red eléctrica, tanto con almacenamiento como sin él.
