Desenvolvimento de metodologia para análise decisória de inserção de geração fotovoltaica distribuída e armazenamento de energia interligada ao sistema elétrico de potência

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Toledo, Olga Moraes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ; Doutorado em Engenharia Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Energia solar fotovoltaica; Armazenamento de energia; Sistema elétrico de potência; Solar energy photovoltaic; Energy storage; Energy grid; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/684

Estima-se que atualmente no mundo, em especial nos países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento, em torno de um bilhão e meio de pessoas não tenha acesso á eletricidade. Em uma sociedade, a ausência de oferta segura de energia a todos, especialmente a energia elétrica, evidencia uma desigualdade nas condições de vida. Essa desigualdade gera falta de oportunidade para desenvolvimento e fluxo migratório para grandes cidades. A inserção da geração distribuída no sistema elétrico de potência e mais recentemente a inserção de diferentes formas de armazenamento de energia vem sendo pesquisada, como alternativa para o planejamento da expansão elétrica. A geração distribuída com armazenamento de energia conectada ao sistema elétrico de potência é uma opção para o atendimento destas populações carentes, considerando-se sistemas frouxamente acoplados. Destaca-se também que a geração fotovoltaica colabora para a melhoria do fator de carga possibilitando que os recursos sejam utilizados para a expansão da rede, por exemplo. Dentro desta ótica, o problema de inserção da geração distribuída e recentemente, do armazenamento de energia torna-se de vital importância para a otimização da utilização destes recursos. Por meio deste trabalho, propõe-se o uso de uma metodologia para estabelecer um índice geral com vistas à melhor inserção da geração fotovoltaica distribuída e armazenamento de energia por meio de baterias em alimentadores rurais. Para a validação desta metodologia, foi utilizado o sistema elétrico de potencia IEEE 14 barras com variação de cargas em diferentes alimentadores por um período de um ano. Para o estudo foram utilizados dados reais fornecidos pela concessionária CEMIG de alimentadores rurais, e simulados a inserção de diferentes níveis de geração fotovoltaica e armazenamento de energia para analisar o impacto no sistema por meio de um índice geral, avaliando-se a melhor localização para as diferentes configurações e ponderações. Este índice composto é formado por cinco índices simples classificados segundo três aspectos: IG=f1(aspectos técnicos)+ f2(aspectos econômicos)+f3(aspectos ambientais), com diferentes pesos atribuídos a cada critério. Os aspectos técnicos foram abordados por meio dos seguintes índices: perfil de tensão (IPT) e confiabilidade (IC). Os aspectos econômicos são os que afetam a capacidade de oferta de energia segura por parte da rede, representando assim o aumento da capacidade da rede e foram abordados por meio dos seguintes índices: perdas na linha (IPL) e fator de carga (IFC). E por último, o aspecto ambiental, traduzido pelo índice ambiental (IAMB) que considera a redução das emissões dos gases do efeito estufa em função da inserção de fontes renováveis. O índice (IG) é diretamente proporcional ao somatório dos índices em que a resposta positiva do sistema representa aumento e inversamente proporcional aos somatórios dos índices em que a resposta positiva do sistema representa redução. Os resultados da simulação permitiram avaliar, sob diferentes ponderações, a melhor localização da geração fotovoltaica distribuída e/ou armazenamento de energia em um sistema elétrico de potência real. A simulação foi feita em cinco dos quatorze barramentos do sistema IEEE 14 barras, que representam os barramentos que dão origem a ramais radiais, como os alimentadores rurais. Foi realizada uma análise horária utilizando dados de demanda e geração variáveis no tempo, 24 horas para cada mês típico do ano, para três casos com diferentes relações entre geração fotovoltaica e armazenamento de energia (só armazenamento caso 1; nível menor de geração fotovoltaica e armazenamento caso 2; e nível maior de geração fotovoltaica e armazenamento - caso 3). Estes casos foram definidos pela otimização feita a priori para cada caso simulado. Para a resolução do problema do fluxo de potência foi utilizado o método de Newton-Raphson, por meio do programa MatPower® em conjunto com software desenvolvido em ambiente MatLab® para a determinação dos resultados. O objetivo foi de encontrar um conjunto de arranjos da geração fotovoltaica com armazenamento de energia que levaram ao melhor desempenho da rede de distribuição analisada, otimizando cada aspecto técnico segundo o interesse da concessionária de distribuição de energia elétrica. Foi gerada uma matriz de resultados permitindo ao planejador diferentes estratégias de atendimento energético. A metodologia proposta foi validada permitindo assim ao planejador visualizar simultaneamente diferentes aspectos por meio de um único índice, que engloba os aspectos técnicos, econômicos e ambientais.