Photovoltaic Potential Estimation by Means of Data Mining in Four Colombian Cities

Keywords: Clustering, Plant Factor, Micro-grids, Data Mining, Photovoltaic Potential

Abstract

This work analyzes the photovoltaic potential of four cities in Colombia—Bogotá, Cúcuta, Manizales, and Pasto—using information collected in situ and data mining strategies. The methodology of this study is based on clustering techniques implemented in MATLAB® software. Two comparison algorithms are presented: K-means, Fuzzy C-means, and an additional visualization algorithm, i.e., Principal Component Analysis (PCA), which supports results analysis. This article explores published studies regarding data mining and it describes the previously mentioned algorithms.  On the other hand, the most relevant results and discussion, which are related to the feasibility of implementation of micro-grids, are determined by calculating the Capacity Factor.

Author Biographies

Harrynson Ramírez-Murillo*, Universidad Antonio Nariño, Colombia

PhD en Ingeniería Electrónica, Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica (FIMEB), Universidad Antonio Nariño, Manizales-Colombia, harrynson.r@uan.edu.co

Carlos A. Torres-Pinzón, Universidad Santo Tomás, Colombia

PhD en Ingeniería Electrónica, Facultad de ingeniería Electrónica, Universidad Santo Tomás, Bogotá-Colombia, carlostorresp@usantotomas.edu.co

Edwin F. Forero-García, Universidad Santo Tomás, Colombia

MSc en ingeniería Electrónica, Facultad de ingeniería Electrónica, Universidad Santo Tomás, Bogotá-Colombia, edwinforero@usantotomas.edu.co

References

R. Martinez and E. Forero, “Estimation of energy efficiency in solar photovoltaic panels considering environmental variables,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 437, no. 1, p. 012008, Oct. 2018.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/437/1/012008

E. J. Hernández-Leal, N. D. Duque-Méndez, and J. Moreno-Cadavid, “Big Data: una exploración de investigaciones, tecnologicas y casos de aplicación,” TecnoLógicas, vol. 20, no. 39, pp. 17–24, Aug 2017.

https://doi.org/10.22430/22565337.685

M. Valencia, “Crisis energética en Colombia,” Tecnol. Investig. Y Acad., vol. 4, no. 2, pp. 74–81, Dec 2016.

https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/tia/article/view/10411/pdf

G. J. López, I. A. Isaac, J. W. González, and H. A. Cardona, “Integración de energías renovables (solar fotovoltaica) en campus UPB laureles-micro red inteligente,” Investig. Apl., vol. 8, no. 2, pp. 152–159, Dec. 2014.

L. González Polanco and G. Pérez Betancourt, “La minería de datos especiales y su aplicación en los estudios de salud y epidemiología,” Rev. Cuba. Inf. en Ciencias la Salud, vol. 24, no. 4, pp. 482–489, 2013.

B. Balasko, J. Abonyi, and B. Feil, “Fuzzy clustering and data analysis toolbox for use with matlab,” Veszprem, Hungary. 2005. https://pdfs.semanticscholar.org/72f6/b22f6db1c2c0c47d8e6ead009b8c4c42bad9.pdf

"Con la Política de Pago por Servicios Ambientales se da vía libre a los incentivos económicos para la conservación. " . 2017. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. 11 de Septiembre de 2019 http://www.minambiente.gov.co/index.php/noticias/3025-con-la-politica-de-pago-por-servicios-ambientales-se-da-via-libre-a-los-incentivos-economicos-para-la-conservacion.

Procolombia, “Electric Power in Colombia Power Generation,” Procolombia, 2015. http://www.energynet.co.uk/webfm_send/1839

H. Grossi Gallegos, A. Roberti, G. Renzini, and V. Sierra, “Algunos comentarios sobre el modelo de Suehrcke y su aplicación en Argentina,” Av. en Energías Renov. y Medio Ambient., vol. 7, no. 2, pp. 11.01-11.05, Nov. 2003.

D. F. Vallejo, “Clustering de Documentos con Restricciones de Tamaño,” Universitat Politècnica de València, 2016.

C. O. Solorio and D. P. Huertas, “Estimación de la radiación global para la República Mexicana (primera aproximación),” Rev. Geogr. Agrícola, pp. 77–84. https://chapingo.mx/revistas/revistas/articulos/doc/rga-1707.pdf

Murcia, Humberto Rodríguez. "Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus perspectivas." Revista de ingeniería,pp 83-89, Jan. 2008. http://www.scielo.org.co/pdf/ring/n28/n28a12.pdf [13] I. Zamarbide Ducun, “Predicción de radiación solar a corto y medio plazo,” Universidad Publica de Navarra, Thesis de maestría, 2014. https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/12164

S. Guevara Vásquez, “Estimación de la radiación solar,” CEPIS, 2003. http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cosude/xxii.pdf

J. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons, 2013.

L. Herrera, A. Miranda, E. I. Arango-Zuluaga, C. A. Ramos-Paja, and D. González-Montoya, “Dimensionamiento de sistemas de generación fotovoltaicos localizados en la ciudad de Medellín,” TecnoLógicas, pp. 289–301, 2013. https://doi.org/10.22430/22565337.333

B. J. Restrepo-Cuestas, A. Trejos-Grisales, and C. A. Ramos-Paja, “Modeling of PV Systems Based on Inflection Points Technique Considering Reverse Mode,” TecnoLógicas, pp. 237–248, 2013. https://doi.org/10.22430/22565337.353

J. D. Bastidas-Rodríguez, C. A. Ramos-Paja, and L. A. Trejos-Grisales, “Modelo Matemático de Arreglos Fotovoltaicos en Puente-Vinculado Operando bajo Condiciones Irregulares,” TecnoLógicas, p. 223, Nov. 2013.

https://doi.org/10.22430/22565337.361

L. M. Pomares, “Análisis y predicción de series temporales de irradiancia solar global mediante modelos estadisticos,” Thesis Doctoral, Universidad Complutense de Madrid, 2012.

Y. Maldonado, G. Roncancio, and J. D. S. Saavedra, “Evaluación del potencial de energía solar en Santander, Colombia.,” Rev. Prospect., vol. 17, no. 2, pp. 7–12, Dec. 2019. https://doi.org/10.15665/rp.v17i2.1645

“Tecnoglass,” Tecnoglass prevé invertir este año US$20 millones más en generación de energía solar, 2017.

E. L. Guzmán, “Métricas para la validación de Clustering,” Elizabeth León Guzmán, 2016. https://disi.unal.edu.co/~eleonguz/cursos/mda/presentaciones/validacion_Clustering.pdf

C. Validated, “How to interpret mean of Silhouette plot?,” Cross Validated, 2011. https://stats.stackexchange.com/questions/10540/how-to-interpret-mean-of-silhouette-plot/44653#44

S. Villazana, F. Arteaga, C. Seijas, and O. Rodriguez, “Estudio comparativo entre algoritmos de agrupamiento basado en svm y c-medios difuso aplicados a señales electrocardiográficas arritmicas,” Rev. Ing. UC, vol. 19, no. 1, pp. 16–24, Apr. 2012.

X. L. Xie and G. Beni, “A validity measure for fuzzy clustering,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., vol. 13, no. 8, pp. 841–847, 1991. https://doi.org/10.1109/34.85677

B. H. Vergara, “Pago por potencia firme a centrales de generación Eólica,” Thesis pregrado, Universidad de Chile, 2006. http://hrudnick.sitios.ing.uc.cl/paperspdf/HerreraB.pdf

Díez J. L., Navarro J. L., and Sala A., “Algoritmos de clustering en la identificación de modelos borrosos,” Revista iberoameroamericana de Automática. Barcelona, Spain, no. 2. pp. 32-41. Oct. 2010. https://polipapers.upv.es/index.php/RIAI/article/view/8010

J. L. V. Villardón, “Análisis de componentes principales,” Cataluña UOC, Dep. Estadística, vol. 32, 2002.

http://benjamindespensa.tripod.com/spss/ACP.pdf

Microsoft, “Métodos de discretización (minería de datos).” 2017. h https://docs.microsoft.com/es-es/sql/analysis-services/data-mining/discretization-methods-data-mining?view=sql-server-2014

How to Cite
Ramírez Murillo, U. S. T., Torres-Pinzón, C. A., & Forero-García, E. F. (2019). Photovoltaic Potential Estimation by Means of Data Mining in Four Colombian Cities. TecnoLógicas, 22(46), 77-97. https://doi.org/10.22430/22565337.1345

Downloads

Download data is not yet available.
Published
2019-09-20
Section
Research Papers