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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2226-3971
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Uma contribuição para o suporte à estabilidade de frequência no contexto das microrredes por meio de um sistema de armazenamento de energia a batería.
Alternate title (s): A contribution to the support of frequency stability in the context of microgrids through a battery energy storage system
Author: Silva, Mateus Franco
First Advisor: Guimarães, Geraldo Caixeta
First member of the Committee: Moura, Fabrício Augusto Matheus
Second member of the Committee: Oliveira, Thales Lima
Third member of the Committee: Bernardes, Wellington Maycon Santos
Summary: 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.
Keywords: Controle Droop
Estabilidade de frequência
Inércia sintética
Microrredes
Sistemas armazenadores de energia
Droop control
Energy storage systems
Frequency stability
Microgrids
Synthetic inertia
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: 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. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.226
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.226
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28845
Date of defense: 14-Feb-2020
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