Planejamento da expansão da distribuição de energia elétrica e capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídos
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-10092025-153708/ |
Resumo: | O planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica é a etapa na qual as empresas distribuidoras buscam realizar estudos para o atendimento de novas unidades consumidoras, respeitando as regulamentações impostas. Nos últimos anos, o setor de distribuição de energia elétrica vem encontrando desafios no planejamento destas redes de distribuição devido aos desafios de integração de recursos energéticos distribuídos (geradores de energia, armazenadores de energia e estações de carga de veículos elétricos). Porém, ao se analisar a literatura acadêmica, não foi encontrado um modelo matemático que seja possível analisar de forma geral o impacto destes recursos energéticos no planejamento da expansão do sistema de distribuição. Desta forma, esta tese apresenta um modelo matemático bi-objetivo de otimização inteira-mista que integra o conceito de capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídos ao problema de planejamento da expansão tradicional. O planejamento da expansão ocorre através da escolha de topologia, recondutoramento, instalação de transformadores, redimensionamento ou construções de subestações e instalação de geradores distribuídos que podem ser controlados pela empresa distribuidora. Esta tese também apresenta uma forma de solucionar o modelo proposto através de um método hierárquico com ∈-restrito. Os resultados apresentados nesta tese demonstram que os maiores impactos na capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídos e no custo da expansão do sistema de distribuição estão diretamente relacionados à capacidade da empresa distribuidora de alterar o perfil de fluxo de corrente do sistema de distribuição, através do controle do despacho de recursos energéticos. Também foi possível obter uma estimativa da relação entre a capacidade de acomodação e custos com o planejamento da expansão. Por fim, observou-se que nem todas as soluções que elevam os custos causam diretamente o aumento da capacidade de acomodação e vice-versa, justificando a abordagem de solução proposta. |
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Planejamento da expansão da distribuição de energia elétrica e capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídosPower distribution expansion planning and hosting capacity of distributed energy resourcescapacidade de acomodaçãodistributed energy resourcesdistributed generationelectrical power distribution systemexpansion planninggeradores distribuídoshosting capacityplanejamento da expansãorecursos energéticos distribuídossistemas de distribuição de energia elétricaO planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica é a etapa na qual as empresas distribuidoras buscam realizar estudos para o atendimento de novas unidades consumidoras, respeitando as regulamentações impostas. Nos últimos anos, o setor de distribuição de energia elétrica vem encontrando desafios no planejamento destas redes de distribuição devido aos desafios de integração de recursos energéticos distribuídos (geradores de energia, armazenadores de energia e estações de carga de veículos elétricos). Porém, ao se analisar a literatura acadêmica, não foi encontrado um modelo matemático que seja possível analisar de forma geral o impacto destes recursos energéticos no planejamento da expansão do sistema de distribuição. Desta forma, esta tese apresenta um modelo matemático bi-objetivo de otimização inteira-mista que integra o conceito de capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídos ao problema de planejamento da expansão tradicional. O planejamento da expansão ocorre através da escolha de topologia, recondutoramento, instalação de transformadores, redimensionamento ou construções de subestações e instalação de geradores distribuídos que podem ser controlados pela empresa distribuidora. Esta tese também apresenta uma forma de solucionar o modelo proposto através de um método hierárquico com ∈-restrito. Os resultados apresentados nesta tese demonstram que os maiores impactos na capacidade de acomodação de recursos energéticos distribuídos e no custo da expansão do sistema de distribuição estão diretamente relacionados à capacidade da empresa distribuidora de alterar o perfil de fluxo de corrente do sistema de distribuição, através do controle do despacho de recursos energéticos. Também foi possível obter uma estimativa da relação entre a capacidade de acomodação e custos com o planejamento da expansão. Por fim, observou-se que nem todas as soluções que elevam os custos causam diretamente o aumento da capacidade de acomodação e vice-versa, justificando a abordagem de solução proposta.The electrical power distribution system expansion planning is the phase in which distribution companies conduct studies to meet the needs of new consumers while complying with regulations. The power distribution sector has faced challenges in planning these distribution networks in recent years due to integrating distributed energy resources (power generators, energy storage systems, and electric vehicle charging stations). However, upon reviewing academic literature, no mathematical model was found that can generally analyze the impact of these energy resources on the distribution system expansion planning. Therefore, this thesis presents a bi-objective mixed-integer optimization mathematical model that integrates the hosting capacity of distributed energy resources into the traditional expansion planning problem. The expansion planning model involves choosing the topology, reconductoring, installing new transformers, resizing or constructing substations, and installing distributed generators that the distribution company can control. This thesis also presents a way to solve the proposed model using a hierarchical method with ∈-constraint. The results presented in this thesis demonstrate the proposed models effectiveness and underline the significant impacts on the hosting capacity of distributed energy resources and the cost of expanding the distribution system. These impacts are directly related to the distribution companys ability to alter the current flow profile of the distribution system through the control of energy resource dispatch. The results also demonstrate the relationship between hosting capacity and costs with expansion planning. Finally, it was observed that not all solutions that increase costs directly lead to an increase in the hosting capacity and vice versa, justifying the proposed solution method.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPAsada, Eduardo NobuhiroMonteiro, Felipe Markson dos Santos2023-12-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-10092025-153708/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-09-16T13:48:02Zoai:teses.usp.br:tde-10092025-153708Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-16T13:48:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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