Publicação: Uma contribuição para o suporte à estabilidade de frequência no contexto das microrredes por meio de um sistema de armazenamento de energia a batería.
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Resumo
Conceitos como a descentralização, a descarbonização e a democratização do uso da
energia elétrica têm impulsionado e ocasionado um considerável aumento da geração
distribuída. Em razão desse aumento e principalmente no que se refere às fontes intermitentes
de energia, novos paradigmas e desafios aos sistemas de distribuição são propostos, com
destaque para as microrredes. Essas estruturas reduzidas facilitam a integração das fontes
distribuídas, dos sistemas de armazenamento e cargas locais, uma vez que são fundamentais
para o avanço das chamadas redes inteligentes. Além disso, esses sistemas possuem a
versatilidade de poderem operar tanto conectados à rede principal, ou de maneira ilhada. No
entanto, apesar dos benefícios que essas arquiteturas apresentam, particularidades dessas redes
devem ser consideradas, principalmente no que tange problemas de estabilidade, como a baixa
inércia inerente destes sistemas e os eventos de transição entre os modos de operação. Os
sistemas armazenadores de energia, principalmente as baterias, também têm se destacado,
vivenciando um maior quadro quanto ao mercado e conjunto de aplicações. Apresentando-se
dentre outras possibilidades, como ferramentas promissoras no que concerne aos desafios
citados e a outros no que concerne à adequada operação das microrredes.
Neste contexto, esta dissertação analisa por meio de simulações em ambiente
Simulink/Matlab a contribuição que um sistema armazenador de energia, utilizando da
tecnologia de lítio-íon, pode prover a estabilidade de frequência de uma microrrede frente a um
distúrbio e sucessiva operação em modo ilhado. Para isso, utilizou-se um sistema teste baseado
em uma microrrede real da Ilha de Ulleungdo, Coreia do Sul. Os resultados obtidos demonstram
os benefícios que o sistema armazenador por baterias pode prover por meio dos controles por
droop e inércia sintética, em relação ao desvio e taxa de variação de frequência da microrrede
frente a eventos que ocasionem no desbalanço de potência ativa. Além disso, propõe-se também
neste trabalho uma melhoria ao controle convencional por inércia sintética, em relação ao tempo
de recuperação, um sistema de gerenciamento para controle da operação e manutenção do
estado de carga do sistema armazenador.
Abstract
Concepts such as decentralization, decarbonization, and democratization of electricity
use have an impact to increase distributed generation. Due to this growth and mainly concerning
about intermittent sources of energy, new paradigms and challenges for distribution systems
are proposed, with a highlight towards the microgrids. These reduced structures facilitate the
integration of distributed sources, storage systems and local loads, being pointed as
fundamental architectures for the advance of the so-called smart grids. In addition, these
systems have the versatility to be able to operate either connected to the main grid or on an
islanded mode. However, despite the benefits that these architectures present, one must also
take into account the particularities of these systems, especially regarding their stability, such
as the inherent low inertia of these systems and the transition events between modes of
operation. Energy storage systems, especially batteries, have also attracted attention,
experiencing a larger picture concerning the market and set of applications. Presenting itself
among other possibilities, as promising tools with regard to the challenges mentioned and others
concerning the proper operation of the microgrids.
In this context, this work analyzes through simulations in Simulink / Matlab
environment the contribution that an energy storage system, using lithium-ion technology, can
provide the frequency stability of a microgrid in front of a disturbance and successive islanded
mode operation. For this, it is used as a test system based on a real microgrid from Ulleungdo
Island, South Korea. The obtained results demonstrate the benefits that the battery energy
storage system employed can provide by means of droop and synthetic inertia controls, in
relation to the deviation and rate of change of frequency of the microgrid before events that
cause active power unbalance. Moreover, it is also proposed an improvement about synthetic
inertia control over recovery time, a management system for controlling the operation and
maintenance of the state of charge of the storage system.
Palavras-chave
Controle Droop, Estabilidade de frequência, Inércia sintética, Microrredes, Sistemas armazenadores de energia, Droop control, Energy storage systems, Frequency stability, Microgrids, Synthetic inertia
Citação
SILVA, Mateus Franco.Uma contribuição para o suporte à estabilidade de frequência no contexto das microrredes por meio de um sistema de armazenamento de energia a bateria. 2020. 156 f. Dissertação (Mestrado Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia: Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.226