Análise do impacto da infraestrutura de recarga de veículos elétricos no planejamento da expansão dos sistemas de distribuição

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Botelho, Vinícius Amorim
• Orientador(a): Dias, Bruno Henriques
• Banca de defesa: Borba, Bruno Soares Moreira Cesar , Araujo, Leandro Ramos de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Estação de carregamento; Planejamento da expansão; Programação linear inteira mista; Sistemas de distribuição; Veículos elétricos; Charging station; Distribution network; Electric vehicle; Expansion planning; Mixed-integer linear programming
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11945

Com a crescente penetração dos veículos elétricos (VEs), a necessidade de proporcionar uma infraestrutura de carregamento adequada será indispensável. Logo, é natural que o planejamento da expansão do sistema de distribuição (PESD) considere esse novo incremento da demanda associada à recarga dos VEs, pois é necessário determinar o investimento que garanta o atendimento da demanda com custos competitivos. Portanto, métodos que auxiliem o sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE) a lidar com esse novo desafio devem ser desenvolvidos, considerando as incertezas associadas à demanda convencional, demanda dos VEs e geração renovável. Além disso, outras características devem ser observadas em relação a inserção dos VEs nos SDEEs, como o local da conexão e tipo de carregamento. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) estocástico de dois estágios, investimento e operação, baseado em cenários para resolução do problema de planejamento da expansão do sistema de distribuição estático. O planejamento da expansão avalia a construção e/ou reforço de subestações e circuitos, assim como também a alocação de unidades de geração distribuída, bancos de capacitores e estações públicas de carregamento dos VEs (EPVEs). Com o objetivo de representar as características estocásticas e a correlação entre demanda (convencional e dos VEs) e geração (eólica e fotovoltaica), considera-se um conjunto de dados históricos. Para representar adequadamente os dados de demanda dos VEs, utilizou-se um conjunto de modelos de mistura Gaussiana que modelam as principais métricas de recarga dos VEs. Para reduzir o número de cenários, o trabalho utiliza o método de clusterização k-means. Por fim, avalia-se a importância de considerar as incertezas associadas às demandas dos VEs no PESD. Como o desenvolvimento da infraestrutura de recarga de VEs em áreas públicas é estratégico e alguns governos vêm adotando medidas para instalação das EPVEs, o trabalho também aborda o impacto do perfil de implementação das EPVEs no PESD. Para isso, duas novas restrições são propostas para compor a modelagem matemática do dimensionamento das EPVEs dentro do problema de planejamento da expansão do sistema de distribuição multiestágio. Nesta abordagem, considera-se um modelo de PLIM determinístico que avalia as decisões de investimento ao longo horizonte de planejamento, e para avaliar o resultado da inclusão das novas restrições é proposto um estudo de caso. Ambos os modelos, determinístico e estocástico, utilizam o sistema teste de 18 barras nas simulações. Os resultados ressaltaram a importância de considerar as características em relação a inserção dos VEs nos SDEEs, visando obter planos de expansão mais adaptados às condições reais.