Metodologias de controle de tensão com justiça de corte da geração fotovoltaica em redes de distribuição de baixa tensão

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: LOPES, Andrey da Costa
• Outros Autores: https://orcid.org/0000-0002-6482-0345
• Orientador(a): VIEIRA, João Paulo Abreu
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Instituto de Tecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Inversor inteligente; Justiça de corte; Controle volt-watt; Microgeração fotovoltaica; Sobretensão; Smart inverter; Photovoltaic microgeneration; Overvoltage
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16606

A crescente preocupação com as mudanças climáticas e o aquecimento global têm motivado a atual transição energética, que diz respeito à mudança de combustíveis fósseis para fontes de energia renováveis (FER), num esforço para reduzir as emissões de CO2. Esta transição energética tem impulsionado a eletrificação da economia, promovendo crescimento expressivo de FER, com destaque para energia solar fotovoltaica. Nesse contexto, a descentralização do setor elétrico tem possibilitado a integração direta dessas fontes às Redes de Distribuição de Baixa Tensão (RDBTs). Contudo, a integração massiva de Micro Geração Solar Fotovoltaica (µGFV) nessas redes tem causado fluxo de potência reverso, resultando em desafios técnicos como sobretensão e sobrecarga térmica nos ativos das mesmas. Soluções, como o Controle Volt-Watt (CVW) em Inversores Fotovoltaicos (IFVs), têm se mostrado eficazes para lidar com problemas de tensão. No entanto, tal controle tem levado a um corte desigual (injusto) de potência ativa entre os IFVs, durante a atuação do CVW, penalizando por vezes os consumidores mais distantes do transformador de distribuição. Além disso, questões de estabilidade relacionadas à convergência na dinâmica do CVW, devido à inclinação da curva Volt-Watt, têm sido consideradas em diversos estudos. Portanto, este trabalho apresenta uma nova metodologia de ajuste de curvas Volt-Watt, garantindo a estabilidade do CVW e, simultaneamente, assegurando um corte justo entre os IFVs. Essa abordagem é aplicada em duas arquiteturas de controle de tensão, descentralizada e centralizada, respectivamente. Na primeira metodologia utiliza-se um modelo linearizado da rede para o ajuste de curvas Volt-Watt, utilizando medição local nos pontos de conexão dos respectivos IFVs. Já na segunda metodologia, utiliza-se uma matriz de sensibilidade de tensão para o modelo linearizado da rede ao aplicar o ajuste de curvas Volt-Watt, em que os parâmetros dos CVW são coordenados em tempo real, auxiliado por medições locais nos respectivos IFVs. Os estudos foram conduzidos em um conjunto de RDBTs e avaliadas quanto à efetividade e justiça dos cortes de potência de forma quantitativa, utilizando o Índice de Equidade de Jain, do inglês, Jain’s Fairness Index (JFI) como métrica. Os resultados confirmaram a efetividade do controle proposto em mitigar problemas de tensão, atuando de maneira justa ao exportar igualmente o excedente de energia para a rede, ao mesmo tempo em que assegura a estabilidade do controlador. Além disso, as penalidades decorrentes da dependência local dos IFVs nos cortes foram eliminadas em comparação às estratégias convencionais de CVW.