Gerenciamento e controle pelo lado da demanda de uma microrrede residencial

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Freire Junior, Vlademir Aparecido
• Orientador(a): Arruda, Lucia Valeria Ramos de
• Banca de defesa: Kuiava, Roman , Schneider, Guilherme Alceu , Magatao, Leandro , Arruda, Lucia Valeria Ramos de , Carlos Bordons, Alba
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Programação linear; Controle preditivo; Energia elétrica - Armazenamento; Energia - Fontes alternativas; Programação (Matemática); Serviços de eletricidade - Impostos; Linear programming; Predictive control; Electric power - Storage; Renewable energy sources; Programming (Mathematics); Electric utilities - Taxation
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27502

O gerenciamento pelo lado da demanda (Demand-Side Management (DSM)) é um importante fator que contribui para alcançar o balanço entre produção de energia elétrica e a demanda nas redes inteligentes (Smart Grids). O DSM desempenha um papel fundamental no gerenciamento de energia residencial (Home Energy Management (HEM)), permitindo melhorar o gerenciamento das cargas, a confiabilidade da rede elétrica, reduzindo a demanda de energia durante os horários de pico e minimizando o consumo de energia em resposta ao aumento dos preços. Esta tese propõe duas abordagens para tratar o DSM aplicado em microrredes residenciais constituídas por um ponto de acesso à rede da concessionária local, fontes de energias renováveis (fotovoltaica e eólica), Sistema de Armazenamento de Energia (SAE) composto por baterias (chumbo-ácido e íon-lítio) e cargas comumente encontradas no domicílio dos consumidores. A primeira abordagem resulta em um problema de otimização de Programação Linear Inteira Mista (MILP) que visa gerenciar o fluxo energético entre os equipamentos presentes em uma microrrede residencial computacional alocando as cargas residenciais de maneira ótima a partir dos recursos disponíveis buscando minimizar o consumo de energia elétrica da rede concessionária a fim de reduzir o custo pago pelo consumidor-gerador (ou prosumidor, termo oriundo do inglês Prosumer – Producer and Consumer). A segunda abordagem propõe uma estratégia de controle preditivo baseado em modelo (Model Predictive Control (MPC)) para gerenciar e controlar os recursos energéticos de uma microrrede residencial experimental combinando técnicas de resposta à demanda (Demand Response (DR)), como a redução de carga (Curtailment Loads), que promove a curto prazo a redução da demanda de eletricidade em horários pré-definidos. Em particular, estas propostas englobam questões de degradação do SAE, o custo da eletricidade, geração de energia renovável e o gerenciamento de cargas elétricas. Resultados computacionais e experimentais para diferentes cenários combinando fornecimento/armazenamento para diferentes condições climáticas são apresentadas para demonstrar e verificar a eficácia das estratégias propostas. Assim, as principais contribuições desta tese são o desenvolvimento de estratégias baseadas em MILP e MPC para o planejamento, gerenciamento e controle do uso dos eletrodomésticos em microrredes residenciais, maximizando os benefícios econômicos e energéticos, minimizando o consumo de energia elétrica da rede concessionária, e cumprindo restrições técnicas operacionais definidas a priori.