Sistema elétrico tendencialmente 100% renovável: avaliação da capacidade técnica de ramping de centrais renováveis virtuais não despacháveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramos, Ailton Jhon Brito
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/56810
Resumo: Tese de Mestrado Integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente , 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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Este cenário exigirá uma profunda transformação na forma como os sistemas elétricos são planeados e operados, tanto no domínio técnico, como no económico. Assim, é fundamental que as centrais ditas não despacháveis (eólica e solar fotovoltaica) sejam capazes de fornecer serviços de regulação de sistema (regulação de tensão e de frequência), de modo que a estabilidade da rede e a qualidade da energia sejam garantidas. O conceito de CRV – Central Renovável Virtual (sistema agregador da produção, distribuição, consumo e armazenamento da energia elétrica) é aplicado a um caso de estudo de modo a avaliar, no domínio técnico, qual o contributo destas fontes para a capacidade de ramping (regulação de frequência) do Sistema Electroprodutor (SE), contribuindo para o aumento da sua flexibilidade e estabilidade. Uma CRV constituída por geradores eólicos e fotovoltaicos, sistema de armazenamento em banco de baterias e sistema de conversão de energia em hidrogénio (composta por eletrolisador, depósito e pilhas de células de combustível) é desenhada, dimensionada e modelada em ambiente MATLAB Simulink. São aplicados um conjunto alargado de mecanismos de controlo, individual e coletivo, dos dispositivos, de modo a ter o máximo controlo possível sobre a potência produzida e o respetivo fluxo de potência ativa e reativa entre os subsistemas da CRV, assim como entre a CRV e a rede. São realizados testes de performance individual aos geradores eólico e fotovoltaico, resultando numa boa resposta dos modelos, quando ligados a uma rede local em MT. Estes são integrados numa CRV com uma potência nominal de 31,3 MW em que 20 MW é dedicado à eólica, 5 MW ao fotovoltaico e os restantes 6,3 MW encontra se distribuído pelos sistemas de armazenamento e conversão de energia. Foram alcançados cinco dos seis objetivos propostos para esta dissertação, ficando por realizar uma análise de transito de energia, que permitisse avaliar a forma como se processa o fluxo de potência entre a CRV e a rede, quando esta apresenta necessidade de fornecimentos de rampas positivas e negativas. Esta análise é fundamental para determinar a capacidade da CRV para fornecer uma energia em quantidade e qualidade suficiente para garantir a estabilidade da energia na rede. Neste sentido, são propostos um conjunto de trabalhos futuros, com vista a alcançar os restantes objetivos propostos.In view of the growing social awareness of climate change, associated with government policies to achieve a sustainable energy future, important steps have been taken for the transition from a carbon economy to a "green" economy, led by renewable energy sources. The renewable capacity currently installed and the growth perspectives of the sector make us foresee, in the not too distant future, the design of electrical generation systems 100% or mainly renewable. This scenario will require a profound transformation in the way electricity systems are planned and operated, both technically and economically. Thus, it is essential that the so-called non-dispatchable power plants (wind and solar photovoltaic) are able to provide system regulation services (voltage and frequency regulation), so that the stability of the grid and the quality of energy are guaranteed. The concept of CRV - Virtual Renewable Power Plant (system that aggregates the production, distribution, consumption and storage of electricity) is applied to a case study in order to assess, in the technical field, what is the contribution of these sources to the ramping capacity (frequency regulation) of the Electroproduction System (SE), contributing to increase its flexibility and stability. A CRV consisting of wind and photovoltaic generators, battery bank storage system and an energy conversion system into hydrogen (composed of an electrolyzer, tank and fuel cell stacks) is designed, dimensioned and modelled in MATLAB Simulink environment. A wide range of control mechanisms, individual and collective, are applied to the devices, in order to have the maximum possible control over the power produced and the respective active and reactive power flow between the CRV subsystems, as well as between the CRV and the grid. Individual performance tests are carried out on the wind and photovoltaic generators, resulting in a good response of the models when connected to a local MV grid. These are integrated in a CRV with a nominal power of 31.3 MW where 20 MW is dedicated to wind, 5 MW to photovoltaic and the 6.3 MW is distributed by the energy storage and conversion systems. Five of the six objectives proposed for this dissertation were reached, remaining to perform an energy transit analysis, which would allow the evaluation of the way the power flow between the CRV and the grid takes place, when this presents the need for supplies of positive and negative ramps. This analysis is fundamental for and determine the ability of the CRV to present to supply energy in quantity and quality sufficient to ensure the stability of energy in the grid. In this sense, a set of future works are proposed, in order to achieve the remaining objectives proposed.Estanqueiro, Ana IsabelSilva, Ana RitaRepositório da Universidade de LisboaRamos, Ailton Jhon Brito2023-03-24T16:28:37Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/56810porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:04:48Zoai:repositorio.ul.pt:10451/56810Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:07:22.333461Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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