Capacidade de hospedagem de geração fotovoltaica em redes de distribuição: modelagem e estudo de caso

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Ronnielli Chagas de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46303
Resumo: Photovoltaic systems are increasingly integrated with the low voltage (LV) and medium voltage (MV) distribution network. This situation has already started to produce significant challenges for the distribution system operators due to the energy quality impacts associated with their integration with the network, such as increases in voltage levels, harmonics, intermittence, bidirectional power flow and frequency variations . In addition, the absence of centralized control raises other issues, such as the need to modify protections, network security issues, generation/- consumption imbalance, among others. In this context, Hosting Capacity (HC) studies focused on distribution systems are increasingly relevant. HC is an indicator of the maximum amount of distributed generation (DG) that can be hosted at a given point in the power grid without violating predefined operating limits. The main challenges related to studies of HC in distribution systems are related to the specific characteristics of these systems, such as their size, absence of accurate data and their high X/R values. Aiming to contribute with studies related to this area, this work presents a methodology for obtaining HC in distribution systems using the open source software OpenDSS. At first, the study will be carried out for a test distribution system provided by the IEEE, the IEEE European Low Voltage Test Feeder (STDE-IEEE). After a HC study at STDE-IEEE, HC studies will be prepared in the distribution system of the Federal University of Lavras (UFLA). For this, the campus electrical network will be modeled, by surveying the parameters of the feeder and the main characteristics related to transformers, cables and loads, creating a model of this system for power flow studies. The data obtained will be applied to possible reinforcements in the UFLA electrical network, as well as in the contribution to energy management and allocation of new distributed generation systems. For STDE-IEEE the results show that the insertion of twice the amount of generation required for each node/load, the HC was achieved and a specific section of the circuit was responsible for most of the limitations. The modeling and study of each scenario was an important factor for understanding and analyzing the power flow in all scenarios and studies of HC in the UFLA electrical network. Voltage was a limiting factor in all scenarios that reached HC, even in scenarios in which there was low DG insertion. The results showed high voltage variations even at low DG powers. For the UFLA system, the results show that there was no significant variation in voltage levels and the HC was reached by the maximum current supported by the electrical conductors.
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In addition, the absence of centralized control raises other issues, such as the need to modify protections, network security issues, generation/- consumption imbalance, among others. In this context, Hosting Capacity (HC) studies focused on distribution systems are increasingly relevant. HC is an indicator of the maximum amount of distributed generation (DG) that can be hosted at a given point in the power grid without violating predefined operating limits. The main challenges related to studies of HC in distribution systems are related to the specific characteristics of these systems, such as their size, absence of accurate data and their high X/R values. Aiming to contribute with studies related to this area, this work presents a methodology for obtaining HC in distribution systems using the open source software OpenDSS. At first, the study will be carried out for a test distribution system provided by the IEEE, the IEEE European Low Voltage Test Feeder (STDE-IEEE). After a HC study at STDE-IEEE, HC studies will be prepared in the distribution system of the Federal University of Lavras (UFLA). For this, the campus electrical network will be modeled, by surveying the parameters of the feeder and the main characteristics related to transformers, cables and loads, creating a model of this system for power flow studies. The data obtained will be applied to possible reinforcements in the UFLA electrical network, as well as in the contribution to energy management and allocation of new distributed generation systems. For STDE-IEEE the results show that the insertion of twice the amount of generation required for each node/load, the HC was achieved and a specific section of the circuit was responsible for most of the limitations. The modeling and study of each scenario was an important factor for understanding and analyzing the power flow in all scenarios and studies of HC in the UFLA electrical network. Voltage was a limiting factor in all scenarios that reached HC, even in scenarios in which there was low DG insertion. The results showed high voltage variations even at low DG powers. For the UFLA system, the results show that there was no significant variation in voltage levels and the HC was reached by the maximum current supported by the electrical conductors.Os sistemas fotovoltaicos estão cada vez mais integrados com a rede elétrica de distribuição de baixa tensão (BT) e também em média tensão (MT). Esta situação já começou a produzir desafios significativos para os operadores do sistema de distribuição devido aos impactos de qualidade de energia associados à sua integração com a rede, como: elevações nos níveis de tensão, harmônicos, intermitência, fluxo bidirecional de potência e variações de frequência. Além disso, a ausência de um controle centralizado traz outras questões, tais como a necessidade de modificação nas proteções, questões de segurança na rede, desbalanço geração/consumo, dentre outros. Neste contexto, os estudos de Capacidade de Hospedagem (CH) voltados para sistemas de distribuição se mostram cada vez mais relevantes. A CH é um indicador da quantidade máxima de geração distribuída que pode ser hospedada em um dado ponto da rede elétrica sem violar limites de operação predefinidos. Os principais desafios relacionados aos estudos de CH em sistemas de distribuição estão associados às características específicas destes sistemas, tais como sua dimensão, ausência de dados precisos e seus altos valores de X/R. Visando contribuir com estudos relacionados a esta área, este trabalho apresenta estudos de CH e perfis de tensão em sistemas de distribuição utilizando o software de código aberto OpenDSS. Em um primeiro momento o estudo será realizado para um sistema de distribuição teste disponibilizado pelo IEEE, o IEEE European Low Voltage Test Feeder (STDE-IEEE). Em seguida, as análises serão direcionadas ao sistema de distribuição da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Para tanto, a rede elétrica do campus será modelada, por meio do levantamento dos parâmetros do alimentador e das principais características relacionadas aos transformadores, cabos e cargas, criando um modelo deste sistema para estudos de fluxo de potência. Para o STDE-IEEE os resultados mostram que a inserção do dobro da geração necessária para cada nó/carga a CH foi atingida e um trecho específico do circuito foi o responsável pela maioria das limitações. A modelagem e o estudo de cada cenário foi fator importante para o entendimento e análise do fluxo de potência em todos os cenários e estudos da CH na rede elétrica da UFLA. A tensão foi fator limitante em todos os cenários que atingiram a CH, mesmo nos cenários em que houve baixa inserção de GD. Os resultados mostraram altas variações da tensão mesmo para baixas potências de GD. Para o sistema da UFLA os resultados mostram que não houve variação significativa nos níveis de tensão e a CH foi atingida pela máxima corrente suportada pelos condutores elétricos.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e AutomaçãoUFLAbrasilDepartamento de EngenhariaFerreira, Sílvia CostaFerreira, Sílvia CostaSilva, Joaquim Paulo daJesus, Fábio Domingues deMarujo, DiogoOliveira, Ronnielli Chagas de2021-05-18T17:26:48Z2021-05-18T17:26:48Z2021-05-182021-03-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, R. C. de. Capacidade de hospedagem de geração fotovoltaica em redes de distribuição: modelagem e estudo de caso. 2021. 168 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46303porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2023-05-02T12:43:43Zoai:localhost:1/46303Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2023-05-02T12:43:43Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
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