Gerenciamento ótimo da operação de inversores de sistemas fotovoltaicos para o controle da magnitude de tensão de um sistema de distribuição de energia elétrica  

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Taniguchi, Fabio Kenji, 1988-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637733
Resumo: Orientador: Marcos Júlio Rider Flores
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spelling Gerenciamento ótimo da operação de inversores de sistemas fotovoltaicos para o controle da magnitude de tensão de um sistema de distribuição de energia elétrica  Optimal management of photovoltaic inverters for the voltage magnitude control in electrical network systemRedes elétricasGeração distribuída de energiaSistemas de energia fotovoltaicaElectrical gridsDistributed power generationPhotovoltaic power systemsOrientador: Marcos Júlio Rider FloresDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: A utilização de geradores fotovoltaicos (FVs) conectados diretamente em redes de distribuição de energia elétrica tem aumentado nos últimos anos. Contudo, como as redes de distribuição foram planejadas inicialmente para operar com fluxo de potência unidirecional, a inserção massiva de geração distribuída (GD) pode proporcionar adversidades à Qualidade de Energia Elétrica (QEE), com destaque para o aumento da magnitude de tensão. Dessa forma, é importante conhecer e dispor de meios para viabilizar tecnicamente o aumento da GD. Dentro desse contexto, de acordo com normas nacionais e internacionais, os inversores FVs devem ter a capacidade de receber sinais por telecomando para variar e limitar a potência ativa e reativa injetada, sendo possível aproveitar essa capacidade para otimizar a magnitude da tensão de uma rede de distribuição. Assim, este trabalho aborda o estado da arte dos sistemas FVs, são apresentadas medições de QEE realizadas em consumidores e transformadores reais para corroborar os impactos à rede de distribuição proporcionada pela inserção massiva de GD e são exibidos os modos de operação existentes em inversores FVs e os sistemas de armazenamento de energia (SAE) como potenciais soluções para mitigar tais efeitos adversos. Em seguida, é proposto um modelo matemático para gestão das potências ativas e reativas de inversores FVs baseado num modelo de programação não linear (PNL) considerando restrições relacionadas à operação de inversores FVs, fluxo de potência, QEE e carga e descarga de baterias. Por fim, executa-se a etapa de otimização utilizando o modelo PNL proposto escrito em AMPL (A Mathematical Programming Language), através do solver comercial KNITRO. As simulações foram realizadas considerando uma rede baseada em um circuito de um condomínio residencial de Barão Geraldo, Campinas-SP, que possui alta inserção de GD, sendo utilizadas curvas de demanda e geração FV de medições reais. Os resultados demonstram que, de modo geral, o controle das potências ativa e reativa dos inversores FVs melhoram a magnitude de tensão durante o período de geração. Além disso, alguns modos de operação dos inversores permitem uma melhoria nas magnitudes de tensão durante todo o período do dia. Adicionalmente, constata-se que a utilização de SAEs proporciona, além da melhoria da magnitude de tensão da rede, a redução das perdas técnicas e desequilíbrio de tensãoAbstract: The use of photovoltaic generators (PVs) connected directly to electricity distribution networks has increased in recent years. However, as the distribution grids were initially designed to operate with unidirectional power flow, the massive insertion of distributed generation (DG) may causes adversities to electric Power Quality (PQ) with emphasis on the increase of voltage magnitude. Thus, it is important to know and have the means to technically enable the increase of the DG. Within this context, according to national and international standards, PV inverters must have remote control to vary or limit the injected active and reactive powers, therefore it is possible to take advantage of this capacity to optimize the voltage magnitude of a distribution network. Thus, this paper discusses the state of art of PV systems, are presented consumers and transformers PQ measurements to corroborate the impacts on the distribution network provided by the massive insertion of DG, further, the modes of operation of PV inverters and the Energy Storage Systems (ESS) are introduced as potential solutions to mitigate such adverse effects. Then, it is propose a mathematical model for the management of active and reactive power of PV inverters based on a nonlinear programming model (NLP) considering restrictions related to the operation of PV inverters, power flow, PQ and batteries charge and discharge. Finally, the optimization was performed using the proposed NLP model written in AMPL (A Mathematical Programming Language) through the commercial solver KNITRO. The simulations were performed considering a network based on a circuit of a residential condominium with high DG insertion, using demand and PV generation curves based on real measurements. The results show that, in general, the control of the active and reactive powers of the PV inverters improve the voltage magnitude during the generation period. Furthermore, some operating modes allow an improvement in voltage magnitudes throughout the day. Additionally, the use of ESS provides, beyond the improvement of the network voltage magnitude, the reduction of technical losses and voltage unbalanceMestradoEnergia ElétricaMestre em Engenharia ElétricaCPqD/Campinas[s.n.]Rider Flores, Marcos Julio, 1975-Pavani, Ahda Pionkoski GriloArioli, Fernanda Caseño TrindadeUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASTaniguchi, Fabio Kenji, 1988-20192019-10-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (166 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637733TANIGUCHI, Fabio Kenji. Gerenciamento ótimo da operação de inversores de sistemas fotovoltaicos para o controle da magnitude de tensão de um sistema de distribuição de energia elétrica   . 2019. 1 recurso online (166 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637733. 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