Modelagem de funções de inversores inteligentes executadas por sistemas fotovoltaicos em fluxo de potência - Pinto, Miguel Ferraz Modesto Sampaio (2023)
O crescimento significativo de geração renovável variável pode causar impactos técnicos adversos na rede elétrica. As funções de inversores inteligentes são controles locais recomendados pelo padrão IEEE 1547-2018 com o objetivo de mitigar tais impactos utilizando os próprios recursos conectados por inversores, entre eles os sistemas fotovoltaicos. A fim de adequar as análises de operação, planejamento e controle dos sistemas elétricos, é fundamental o estudo da modelagem dessas funções de inversores inteligentes em fluxo de potência. Entretanto, a teoria de inclusão de controles e limites deve ser ajustada às características particulares desses novos controles, além disso os tradicionais tipos de barras PQ e PV são insuficientes. Este trabalho propôs uma nova modelagem das funções de inversores inteligentes fator de potência fixo, volt-var e volt-watt executadas por um modelo detalhado de sistemas fotovoltaicos em fluxo de potência monofásico Newton-Raphson através da abordagem unificada, na qual o sistema de equações é ampliado. Por sua vez, o modelo proposto representa os principais elementos do sistema fotovoltaico por equações e utiliza de suavização e problema de complementaridade como ferramentas para representar limites e as curvas lineares por partes do volt-var e volt-watt. Utilizando como variáveis de entrada as condições ambientais, o modelo proposto possibilita a obtenção das variáveis internas do sistema fotovoltaico, que são informações importantes em centros de controle bem como para inicializar modelos dinâmicos. Além da modelagem proposta, destacam-se, ainda, como contribuições deste trabalho: (i) revisão e sistematização da teoria de inclusão de controles e limites em fluxo de potência, em abordagens e métodos; e (ii) mapeamento das modelagens em fluxo de potência de sistemas fotovoltaicos e das funções de inversores inteligentes encontradas na literatura. Simulações computacionais realizadas nos sistemas testes 2 barras (gerador único-barramento infinito), IEEE 14 barras e IEEE 30 barras validaram e demonstraram que a modelagem proposta aproveita da característica de convergência do método Newton-Raphson, mantendo um custo computacional viável. Dado a relevância da modelagem utilizada no software OpenDSS e por ela utilizar a abordagem sequencial, tal modelagem foi implementada e comparada com a modelagem proposta. Esses resultados demonstram que a modelagem proposta apresentou maior tempo de execução, porém em um número de iterações menor para diversas configurações. Ambas indicaram robustez numérica semelhante.