Publicação: Contribuições à análise dos impactos da microgeração distribuída por fonte fotovoltaica nos sistemas de distribuição de energia elétrica
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Resumo
O crescimento da geração distribuída fotovoltaica trouxe desafios significativos tanto
para a operação quanto para o planejamento dos sistemas de distribuição de energia elétrica.
Atualmente, são muito comuns problemas de operação, de qualidade da energia elétrica e de
proteção, diretamente associados à alta penetração de sistemas de geração solar fotovoltaica.
Entre os problemas mais comumente apresentados, destacam-se as transgressões dos limites de
tensão em regime permanente, violações dos limites térmicos de transformadores e condutores,
aumento dos indicadores de desequilíbrio de tensão e distorções harmônicas, além de elevação
das perdas técnicas e atuações indevidas em sistemas de proteção de sobrecorrente. Nesse
contexto, este trabalho de doutorado tem como objetivo apresentar contribuições à análise dos
impactos da microgeração distribuída por fonte fotovoltaica nos sistemas de distribuição de
energia elétrica por meio de: (a) caracterização, por meio de ensaios experimentais, de
inversores utilizados na microgeração distribuída fotovoltaica, em termos de emissividade
harmônica e inter-harmônica, injeção de componente contínua e contribuição de curto-circuito,
visto que tais informações são dificilmente encontradas em catálogo de fabricantes; (b)
desenvolvimento e construção de um gerador de afundamentos de tensão para realização de
ensaios de contribuição de curto-circuito dos inversores testados; (c) desenvolvimento de uma
metodologia de análise de capacidade de hospedagem da microgeração distribuída fotovoltaica
considerando uma abordagem de alocação estocástica em circuitos de baixa tensão envolvendo
os impactos mais frequentemente encontrados no sistema de distribuição, assim como a
aplicação de métodos de atenuação tradicionalmente adotados; (d) criação de uma ferramenta
computacional com interface gráfica para o processamento das análises de capacidade de
hospedagem; (e) desenvolvimento de uma metodologia para estudo do impacto da
microgeração distribuída fotovoltaica na proteção de sistemas de distribuição de energia
elétrica, considerando uma abordagem no domínio do tempo. Como resultado, soluções e
discussões importantes são apresentadas para auxiliar engenheiros no melhor planejamento e
gerenciamento da microgeração distribuída, contribuindo para a sustentabilidade e eficiência
das redes de distribuição diante do crescente uso de energia solar fotovoltaica.
Abstract
The growth of photovoltaic distributed generation has introduced significant challenges to both
the operation and planning of power distribution systems. Currently, operational problems,
power quality issues, and protection concerns are very common, directly associated with the
high penetration of solar photovoltaic generation systems. Among the most commonly faced
problems are voltage violations, exceeding thermal limits of transformers and conductors,
increased voltage unbalances and harmonic distortions, as well as high technical losses and
improper operation of overcurrent protection systems. In this context, this work aims to present
contributions to the analysis of the impacts of photovoltaic distributed generation on power
distribution systems through: (a) characterization, through experimental tests, of inverters used
in photovoltaic distributed generation, in terms of harmonic and inter-harmonic emissivity,
injection of direct current, and short-circuit contribution, since such information is rarely found
in manufacturer catalogs; (b) development and construction of a voltage sag generator for
conducting short-circuit contribution tests of the tested inverters; (c) development of a
methodology for analyzing the hosting capacity of photovoltaic distributed generation
considering a stochastic allocation approach in low-voltage circuits involving the most
frequently encountered impacts in the distribution system, as well as the application of
traditionally adopted mitigation methods; (d) development of a computational tool with a
graphical interface for processing hosting capacity analyses; (e) development of a methodology
for studying the impact of photovoltaic distributed generation on the protection of power
distribution systems, considering a time-domain approach. As a result, important solutions and
discussions are presented to assist engineers in better planning and management of photovoltaic
distributed generation, contributing to the sustainability and efficiency of distribution networks
in the face of the growing use of photovoltaic solar energy.
Palavras-chave
Microgeração distribuída fotovoltaica, Photovoltaic distributed generation, Qualidade da energia elétrica, Power quality, Sistemas de distribuição de energia elétrica, Distribution systems, Capacidade de hospedagem, Hosting capacity, Sistemas de proteção, Protection system
Citação
ALMEIDA, Lucas Rodrigues de. Contribuições à análise dos impactos da microgeração distribuída por fonte fotovoltaica nos sistemas de distribuição de energia elétrica. 2024. 224 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.340.