Planejamento integrado de um sistema hidro-termo-eólico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ávila, Leandro, 1991-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/69500
Resumo: Orientador: Profa. Dra. Miriam Rita Moro Mine
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Em particular, o Setor Elétrico Brasileiro (SEB) foi constituído a partir de uma forte base hidráulica, dada pela construção de grandes hidrelétricas e reservatórios de acumulação. Tais características outorgaram ao país uma grande capacidade de regularizar energia hídrica em escalas anual e plurianual. Contudo, nos últimos anos a geração desta fonte de energia se vê afetada pela ocorrência de períodos severos de secas em certas regiões, e pela limitação na construção de novos aproveitamentos hidrelétricos associados à aspectos sociais e ambientais. Visando reduzir o uso de fontes de combustíveis fósseis e manter o suprimento de energia adequado para o Brasil, surge a necessidade de explorar novos paradigmas na operação de sistemas elétricos, os quais procuram integrar o uso de diversas FERs. Em particular, a energia eólica vem mostrando um alto crescimento na participação em sistemas elétricos, permitindo diversificar a matriz energética mundial. Contudo, o grau de intermitência limita a operação confiável e segura desta fonte. Sendo assim, esta tese aborda um estudo sobre a integração da energia eólica no SEB, considerando a complementaridade hidro-eólica presente neste país. A partir de uma abordagem estocástica, propõe-se um método para modelar de forma conjunta séries sintéticas de vazão e velocidade de vento em escala mensal, considerando a dependência espacial destas duas variáveis a partir do uso de funções cópula. Tais funções representam um método flexível para a modelagem multivariada, e têm sido amplamente aplicadas em diferentes áreas dos recursos hídricos. As séries sintéticas simuladas são utilizadas para avaliar o planejamento da operação de sistemas hidro-termo-eólicos com diferentes características. Os resultados indicam que há uma redução de até 18% na geração térmica em sistemas que consideram a variabilidade e dependência espacial entre os regimes mensais de vento e vazão em diferentes regiões do Brasil. Este trabalho conclui e ressalta a necessidade de operar de forma conjunta as energias renováveis, e de adaptar a operação de reservatórios em função dos novos desafios do setor elétrico. Palavras-chave: energias renováveis, modelagem estocástica, planejamento energético, séries sintéticas.Abstract: Global warming and the accelerated increase in energy consumption presented in the last decades have been instigated the reduction of fossil fuels and encouraged the use of renewable energy sources (RES). Such conditions bring new challenges to operate electrical power systems, considering that RESs expose high intermittence, variability and uncertainty levels. In particular, the Brazilian Electricity Sector (SEB) was constituted by the construction of large hydroelectric and accumulation reservoirs. These characteristics gave the country a great capacity to regulate energy in annual and multi-annual scales. However, in recent years the electricity generation of this energy source has been affected by the occurrence of severe periods of drought in some regions, and by social and environmental constraints, limiting the construction of new hydroelectric projects. In order to reduce the use of fossil fuel sources and keep an adequate energy supply, there is a need to explore new paradigms in the operation of electrical power systems, looking to integrate the use of different RESs. Recently, wind energy has been showing significant participation in electric power systems, allowing diversify the world energy matrix. Nevertheless, the intermittency behavior of wind speed affects a steady and reliable energy supply of electrical power systems with high wind energy penetration levels. Thus, this thesis addresses a study about the integration of wind energy in the SEB, considering the hydro-wind complementarity present in this country. Considering a stochastic approach, a novel model based on copulas is proposed for the joint simulation of monthly streamflow and wind speed time series, considering the spatial dependence of these two variables. Overall, copulas represent a flexible method for multivariate modeling and have been widely applied in different areas of water resources. The simulated time series are used to evaluate the operation of hydro-thermal-wind systems with different characteristics. Results indicate a significant reduction in the use of thermal power plants up to 18 % for systems that consider spatial variability and dependence between monthly streamflow and wind speed regimes in different regions of Brazil. This study concludes and highlights the need to integrate the operation of different renewable energy sources and to adapt reservoir operation policies for the new environmental and energetic challenges. Keywords: renewable energies, stochastic modeling, energy planning, synthetic series.1 arquivo (340 p.) : il. (algumas color.).application/pdfEnergia eólicaHidrologiaEnergia - Consumo de energiaEletricidadeRecursos HídricosPlanejamento integrado de um sistema hidro-termo-eólicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - LEANDRO MARIO AVILA RANGEL.pdfapplication/pdf198844295https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69500/1/R%20-%20T%20-%20LEANDRO%20MARIO%20AVILA%20RANGEL.pdf903fe805f782b833f69380d47a869f3aMD51open access1884/695002021-06-17 17:57:14.41open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69500Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-17T20:57:14Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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