Metodologia e aplicação da inserção de geração fotovoltaica distribuída e armazenamento de energia em sistema elétrico de potência

Abstract

Energia tem sido um dos fatores importantes para o desenvolvimento econômico, político e social ocorrido no mundo, principalmente, desde a segunda metade do século XX. É crucial para o desenvolvimento econômico e humano e fundamental para a melhoria da qualidade de vida da população. Nesse contexto, a utilização da Geração Distribuída (GD) da energia elétrica vem ganhando destaque, principalmente a advinda de fontes renováveis. Apesar da geração de energia solar fotovoltaica ser ainda considerada não competitiva economicamente, essa tecnologia vem sendo promovida por meio de programas governamentais. Consequentemente, tem se observado um forte crescimento de sua utilização tanto no Brasil como no mundo. Nesse trabalho, foram pesquisados métodos de localização da geração distribuída com armazenamento de energia do ponto de vista de concessionárias de distribuição de energia elétrica. Optou-se por utilizar a metodologia descrita por Toledo, 2013, que se baseia no cálculo do Índice Geral (IG). Esse índice é composto por aspectos técnicos econômicos e ambientais. O aspecto econômico é composto pelo sub-índice de perdas na linha (IPL) e pelo sub- índice do fator de carga (IFC), o aspecto técnico pelo sub-índice do perfil de tensão (IPT) e pelo sub-índice de confiabilidade (IC), e por último, o aspecto ambiental definido pelo sub-índice ambiental (IAMB). Em cada sub-índice foi aplicado um conjunto de pesos para que se tenham opções de valorizar determinado aspecto. Foi proposta a utilização de critérios de pré-seleção com o objetivo de identificar áreas de maior ou menor interesse para a instalação da GD com armazenamento de energia, assim diminuindo o universo de análise. Os critérios de pré-seleção foram definidos como: caracterização da rede de distribuição; localização; tipo de instalação; custo de conexão e prioridade da carga. Para as análises realizadas utilizou-se o software de planejamento energético, Homer, e o PSS ADEPT para o cálculo do fluxo de potência. Os cinco alimentadores de distribuição analisados são localizados na região metropolitana de Belo Horizonte, MG da concessionária CEMIG. Foi também analisado o índice geral simplificado, que é o índice geral menos os sub-índices que dependem do cálculo do fluxo de potência, i. e., perdas na linha e o perfil de tensão. A análise realizada consistiu de indicar locais ótimos para a inserção da GD com armazenamento de energia. A metodologia utilizada mostrou-se apropriada para o objetivo proposto, i. e., de determinar locais ótimos para a inserção da geração distribuída com armazenamento de energia, do ponto de vista de concessionárias de distribuição de energia elétrica. E por fim, foram propostas algumas sugestões para trabalhos futuros e para o aprimoramento da metodologia.

Energy has been an important economic, political and social factor in the world, especially since the second half of the twentieth century. It is crucial for economic and human development and fundamental to improve the population ́s life quality. In this context, the use of Distributed Generation (DG) of electrical energy has been increased attention, mainly from renewable sources. Despite the generation of solar PV is still considered not economically competitive, this technology has been promoted through governmental programs. Consequently, it has seen a strong growth in its use both in Brazil and in the world. In this study, we investigated the localization methods of distributed generation with energy storage from the point of view of the electrical energy distribution utilities. We chose to use the methodology described by Toledo, 2013 , based on the calculation of the general index (IG). This index is composed of technical, economic and environmental aspects. The economic aspect is composed of the line losses sub-index (IPL) and the load factor sub- index (IFC), the technical aspect of the voltage profile (IPT) sub-index and the reliability (IC) sub-index, and lastly, the environmental aspect is composed of the environmental sub-index (IAMB). In each sub-index was applied a set of weights that have options to value certain aspect. It was proposed to use the pre-selection criteria, in order to identify areas of great or minor interest to install the GD with energy storage, thereby reducing the universe of analysis. The pre - selection criteria were defined as: the distribution grid characterization, location, installation type, connection cost and load priority. For the analyzes we used the software for energy planning, Homer, and PSS ADEPT to calculate the power flow. The five distribution feeders analyzed are located in the metropolitan region of Belo Horizonte, Minas Gerais of the utility CEMIG. It was also analyzed the general simplified index, which is the general index less the sub-indices that depend on the calculation of the power flow, i. e., the line losses and the voltage profile. The analysis consisted of the indication of the optimal locations for the insertion of GD with energy storage. The methodology used was appropriate for the proposed goal, i. e., to determine the optimal locations for insertion of distributed generation with energy storage, from the electrical energy distribution utilities point of view. Finally, some suggestions were proposed for future work in order to improve the methodology.