Dimensionamento ótimo de sistemas de armazenamento de energia aplicados a sistemas híbridos de geração de energia. - MEDEIROS, Gabriel Loureiro. (2024)
Uma metodologia é apresentada para o dimensionamento ótimo de múltiplos Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias (SAEB) aplicados a Sistemas Híbridos de Geração de Energia (SHGE) com despacho centralizado, em sistemas interligados, com a avaliação de diferentes tecnologias de baterias. O objetivo principal consistiu em avaliar o dimensionamento ótimo, levando em conta o impacto na: flexibilidade operacional, prevenção do corte de geração (curtailment), dinâmica de fluxos de potência e intercâmbio de energia. Busca-se encontrar a capacidade de armazenamento que trará o máximo benefício marginal ao sistema. Para isso, é desenvolvido um algoritmo, que leva em conta as características da rede existente e suas cargas, os padrões de geração das fontes de energia e a operação dos SAEB. Para encontrar as soluções ótimas, são aplicados a heurística de Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e para avaliação do sistema, o método de fluxo de carga por Newton-Raphson. Junto a isso, explora-se a integração de fontes intermitentes, tais como eólica e fotovoltaica, considerando as caraterísticas específicas de cada uma dessas fontes, para determinar o dimensionamento dos SAEB. É empregado séries históricas horárias, com dados de irradiância solar e à velocidade do vento, para a modelagem da geração, como também de demanda, com a aplicação dos dados do sistema Nordeste. Na análise dos estudos de casos, foram utilizados locais de geração na Bahia, Rio Grande do Norte e Ceará. Para a validação da metodologia proposta e os impactos do SAEB, foram criados três estudos de caso, utilizando os sistemas IEEE 14 e 30 barras. Foi possível realizar a avaliação, da aplicação dos diferentes indicadores nos resultados, da complementaridade entre SHGE em diferentes localidades e até mesmo indicar melhores pontos para a localização elétrica dos parques de geração e seus SAEB. A implementação da metodologia possibilitou uma análise detalhada da eficácia do SAEB na integração de redes, evidenciando uma significativa redução na flutuação de energia e um efeito de suavização notável, contribuindo para a estabilidade e eficiência operacional do sistema elétrico. Dentre as tecnologias avaliadas, a que se destaca, dentre as avaliadas, mostrou-se com melhor relação custo-benefício e permitindo a obtenção de benefícios marginais com capacidades superiores, sem necessariamente resultar em custos totais mais elevados. A estrutura, que leva em conta a flexibilidade operacional, além de evitar o curtailment e a dinâmica do sistema interconectado, oferece uma abordagem holística. Ademais, a metodologia apresentada se destaca como um importante recurso de análises, tanto de planejamento quanto de operação de sistemas, para enfrentar os desafios da integração de recursos de energias renováveis em sistemas de despacho centralizados.