Dimensionamento e localização de sistemas de armazenamento de energia elétrica em redes com elevada produção distribuída

Data
2022-01-13
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Resumo
Portugal é um dos países europeus que mais apostou nas energias de fonte renovável. Recentemente o Governo aprovou o Roteiro para a Neutralidade Carbónica 2050 (RNC 2050) em que uma das grandes linhas de ação é concretizar a transição energética promovendo as energias endógenas. De entre as energias renováveis aquela que tem mais incorporação na matriz energética é a energia eólica. Este tipo de energia tem uma produção variável dada o carater de distribuição do vento ao longo das horas do dia e dos dias do ano. Dado que as necessidades de energia elétrica são diferentes ao longo dos dias e a remuneração dessa energia também é diferente, interessa estudar os desafios que se colocam aos sistemas elétricos de energia com vista a incorporar sistemas de armazenamento. Estes sistemas permitem simultaneamente incrementar a segurança do sistema elétrico, melhorar a operação e otimizar custos de produção de energia. As tecnologias disponíveis no mercado, têm diferentes: níveis de armazenamento de energia, vida útil, custos de manutenção, número de ciclos carga/descarga. Assim, o dimensionamento adequado a cada caso torna-se uma tarefa complexa. Na presente dissertação desenvolveu-se um modelo em MatLab Simulink em que se utilizou um Sistema de Armazenamento de Bateria (SAB). Para além dos sistemas de armazenamento foram modelizados todos os constituintes de uma rede de distribuição desde a produção à carga, tais como: inversores trifásicos, transformador de potência, linha e diferentes características de carga. Foi determinada a localização do sistema de armazenamento, por eventual imposição do distribuidor de energia, as características deste por forma a garantir e manter alimentada a carga durante um determinado tempo, quer seja durante a operação normal de funcionamento do sistema quer perante uma perturbação (falha na produção convencional). Conclui-se que, no cenário de interrupção total da produção convencional, o SAB apresenta uma solução viável para continuar a alimentar as cargas presentes no sistema de distribuição de energia durante um tempo satisfatório. No que concerne à compensação de cava de tensão, o SAB é adequado e cumpre o objetivo de manter a alimentação da carga durante o funcionamento em modo Ilha.
Portugal is one of the European countries that invested the most in renewable energy sources. Recently, the Government approved the Roadmap for Carbon Neutrality 2050 (RNC 2050) in which one of the main lines of action is to materialize the energy transition by promoting endogenous energies. Among the renewable energies, the one that has more incorporation in the energy matrix is wind energy. This type of energy has a variable production given the distribution of the wind throughout the hours of the day and the days of the year. Given that electrical energy needs are different throughout the days and the remuneration of this energy is also different, it is interesting to study the challenges faced by electrical energy systems in order to incorporate storage systems. These systems make it possible to simultaneously increase the safety of the electrical system, improve operation and optimize energy production costs. The technologies available on the market have different: energy storage levels, useful life, maintenance costs, number of charge/discharge cycles, etc. Thus, the adequate dimensioning for each case becomes a complex task. In the present dissertation, a model was developed in MatLab Simulink in which a Battery Storage System (SAB) was used. In addition to the storage systems, all components of a distribution network were modeled from production to load, such as: three-phase inverters, power transformer, line and different load characteristics. The location of the storage system was determined, by possible imposition of the energy distributor, its characteristics in order to guarantee and keep the load supplied for a certain time, either during the normal operation of the system or in the event of a disturbance (failure in conventional production). It is concluded that, in the scenario of total interruption of conventional production, the SAB presents a viable solution to continue supplying the loads present in the energy distribution system for a satisfactory period of time. As far as voltage dip compensation is concerned, the SAB is adequate and fulfills the objective of maintaining the load supply while operating in Island mode.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Palavras-chave
Energia renovável , sistema de armazenamento de energia
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