Otimização de sistemas isolados para eletrificação rural considerando a probabilidade de perda de carga

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Wamusse, Verónica, 1987-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/66850
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Alexandre Rasi Aoki
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spelling Wamusse, Verónica, 1987-Segura Salas, Cresencio SilvioUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaAoki, Alexandre Rasi2021-05-26T20:42:12Z2021-05-26T20:42:12Z2019https://hdl.handle.net/1884/66850Orientador: Prof. Dr. Alexandre Rasi AokiCoorientador: Dr. Cresencio Silvio Segura SalasDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 13/12/2019Inclui referências: p. 107-113Área de concentração: Sistemas de energiaResumo: A eletrificação rural é de extrema importância, visto que a energia elétrica representa fator dinamizador dos diferentes setores de atividade socioeconômica e industrial de qualquer unidade territorial de um país. Atualmente, a implantação de energias novas e renováveis, como a fotovoltaica, por exemplo, tem se mostrado viável no meio rural, pois é uma das melhores fontes de energia renovável com menos impactos negativos ao meio ambiente. Este trabalho, apresenta um modelo de otimização para dimensionamento de sistemas isolados para eletrificação rural com o objetivo de minimizar a área do sistema fotovoltaico (FV), a quantidade de baterias, o custo do sistema e o LOLP (Loss of Load Probability), aplicando a técnica de Algoritmos Genéticos para determinar a melhor configuração do sistema. A metodologia de estudo compreendeu o dimensionamento do sistema fotovoltaico pelo método do mês mais crítico, assim como o banco de baterias para o sistema de armazenamento de energia em razão de a fonte solar ser de natureza intermitente. Foram também dimensionados os dispositivos de condicionamento de potência, o inversor e o controlador de carga. O modelo matemático desenvolvido foi implementado na ferramenta computacional MATLAB®, testado no âmbito do Projeto Pantanal, da Energisa Mato Grosso do Sul, o qual contempla o atendimento de quase duas mil localidades sem eletrificação no Pantanal Sul-mato-grossense. O índice LOLP foi usado para medir a confiabilidade do sistema por meio da análise de sensibilidade sobre o comportamento do sistema com o aumento da carga ao longo do tempo. Esse aspecto é crítico em sistemas fotovoltaicos instalados e em operação no Brasil, onde o crescimento de carga não planejado compromete o CAPEX (Capital Expenditure) e OPEX (Operational Expenditure) dos projetos. De acordo com os resultados obtidos, houve uma redução da área do painel que contribui para a diminuição da energia excedente, da quantidade de baterias para o sistema de armazenamento de energia, do LOLP e consequente do custo total do sistema. Conclui-se neste trabalho, que foi encontrado um bom resultado para a função objetivo e a otimização Multiobjetivo mostrou ser um método muito eficiente na busca de soluções ótimas. Palavras-chaves: Otimização. Sistemas isolados. Eletrificação rural. Probabilidade de perda de carga.Abstract: Rural electrification is extremely important, since electric energy is a driving factor for the different sectors of socioeconomic and industrial activity of any territorial unit in a country. Currently, the deployment of new and renewable energies, such as photovoltaics, for example, has been viable in rural areas, as it is one of the best sources of renewable energy with less negative impacts on the environment. The objectives include minimization of the PV (Photovoltaic System) system area, amount of batteries, the system cost and the LOLP (Loss of Load Probability). This was done by applying Genetic Algorithm techniques to determine the best system configuration. The photovoltaic system was designed by the most critical month method, as well as the battery bank voltage for the energy storage system because in nature, the solar source is stochastic. The power conditioning devices, the inverter, and the load controller was also designed. For the experimental part, a mathematical model was developed and implemented in the MATLAB® computational tool, having been tested under the Pantanal Project, from "Energisa Mato Grosso do Sul", which contemplates the attendance of almost two thousand locations without electrification in the Mato Grosso do Sul Pantanal. Three scenarios were tested: (1) total system cost vs battery life; (2) total system cost vs LOLP and (3) total system cost vs wasted energy. The system reliability was measured using the LOLP index by sensitivity analysis of system behavior with increasing load over time. This aspect is seen as critical in installed photovoltaic systems and operations in Brazil, where unplanned load growth compromises the CAPEX (Capital Expenditure) and OPEX (Operational Expenditure) of the projects. The results show reduction in the panel area, the number of batteries for the storage system, the LOLP and the total cost of the system. Concluded in this work, a good result was found for the objective and optimization function. Multiobjective proved to be a very efficient method in the search for optimal solutions. Key words: Optimization. Isolated Systems. Rural Electrification. Loss of Load Probability.115 p. : il. (algumas color.).application/pdfEletrificação ruralEnergia elétricaEngenharia ElétricaOtimização de sistemas isolados para eletrificação rural considerando a probabilidade de perda de cargainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - VERONICA ANASTANCIA RAFAEL WAMUSSE.pdfapplication/pdf3957256https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/66850/1/R%20-%20D%20-%20VERONICA%20ANASTANCIA%20RAFAEL%20WAMUSSE.pdfc1be1360fb647cba2558d02e0a56f9adMD51open access1884/668502021-05-26 17:42:12.18open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/66850Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-05-26T20:42:12Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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