Crédito de capacidade da geração distribuída fotovoltaica baseado na capacidade de hospedagem de redes elétricas de distribuição: um estudo na Cidade Universitária da Universidade de São Paulo

Autor: Igor Barbieri Cordeiro
Přispěvatelé: Ildo Luís Sauer, Welson Bassi, Gilberto Figueiredo Pinto Filho, Julieta Andrea Puerto Rico
Rok vydání: 2022
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
DOI: 10.11606/d.106.2022.tde-04052022-161008
Popis: O planejamento centralizado não considera sistemas fotovoltaicos como recursos de capacidade, mas apenas recursos de energia; na geração distribuída isso não é diferente. Regulamentações locais permitiram a geração própria de energia e a conexão de sistemas fotovoltaicos à rede elétrica de distribuição é vantajosa para consumidores-geradores, pois mecanismos de compensação de energia (medição líquida, por exemplo) reduzem significativamente a cobrança do consumo de eletricidade. Entretanto, à medida que a geração distribuída se expande rapidamente e irrestritamente, descentralizando a geração elétrica, cresce a preocupação dos planejadores, sobretudo das distribuidoras, para os impactos técnicos e econômicos da conexão de sistemas fotovoltaicos. Um dos objetivos desta pesquisa de mestrado foi determinar o crédito de capacidade da geração distribuída fotovoltaica. Contudo, tal objetivo estaria incompleto se não fosse possível identificar potenciais benefícios da geração intermitente tais como redução do pico da carga e eventuais impactos, como elevação de tensão e violação da capacidade de condução de corrente dos condutores nos pontos de conexão. O intuito também foi quantificar restrições ou limites de uma rede de distribuição em média tensão para acomodar tal geração. Os resultados obtidos e a conclusão se referem a um estudo de caso aplicado à Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira da Universidade de São Paulo, mais especificamente o circuito denominado USP-105 que atende 12 unidades de ensino e pesquisa do campus. O método selecionado para estimar o crédito de capacidade foi o método ´8.760´ que plota as curvas de duração de carga e duração de carga líquida e aproxima a contribuição de capacidade da geração intermitente com base na diferença de área entre as curvas nas primeiras 100 horas. O método é simples comparado aos métodos probabilísticos e dispensa dados de confiabilidade. Para quantificar os limites de acomodação da rede empregou-se o conceito de capacidade de hospedagem, definindo limites de tensão e corrente no circuito. Adotou-se um método determinístico para se obter a capacidade de hospedagem com simulações de fluxo de potência em que a única variável independente é a capacidade instalada de geração distribuída fotovoltaica. A capacidade de hospedagem foi obtida por meio de um algoritmo implementado que também simulou o fluxo de potência com dados reais de carga e modelagem da geração distribuída no circuito. Concluiu-se que a capacidade de hospedagem do circuito USP-105 é 103% do pico da carga anual, consideravelmente maior que conhecidas regras práticas estabelecem. A conexão de geração fotovoltaica até o limite de acomodação reduziu o pico da carga em 9% e pode levar até 10 anos para voltar ao nível sem geração distribuída e, portanto, pode ser benéfica tanto para consumidores-geradores quanto para as distribuidoras. Centralized planning does not consider photovoltaic systems as capacity resources, but only energy resources; in distributed generation this is no different. Local regulations allowed local generation and the interconnection of photovoltaic systems to the electrical distribution grid is advantageous for prosumers, as schemes of energy compensation (net metering, for example) significantly reduce the electricity bill. However, as distributed generation expands rapidly and unrestrictedly, decentralizing electricity generation, planners, especially distributors, are increasingly concerned about the technical and economic impacts of interconnected photovoltaic systems. One of the objectives of this master\'s research was to determine the capacity credit of photovoltaic distributed generation. However, this objective would be incomplete if it were not possible to identify potential benefits of intermittent generation - such as reduction of peak load - and eventual impacts, such as voltage rise and violation of the current carrying capacity of conductors at the points of interconnection. The intention was also to quantify restrictions or limits of a medium voltage distribution network to accommodate such generation. The results obtained and the conclusion refer to a case study applied to the Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira of the University of São Paulo, more specifically the circuit named USP-105 that serves 12 teaching and research centers on the campus. The method selected to estimate the capacity credit was the 8760-based method which plots the load duration and net load duration curves and approximates the capacity contribution of intermittent generation based on the area difference between the curves in the first 100 hours. The method is simple compared to probabilistic methods and does not require any reliability data. To quantify the grid accommodation limits the concept of hosting capacity was used, defining voltage and current limits in the circuit. A deterministic method was adopted to obtain the hosting capacity with power flow simulations in which the only independent variable is the installed capacity of photovoltaic distributed generation. Hosting capacity was obtained by an implemented algorithm that also simulated the power flow with real load data and modeling of distributed generation in the circuit. It was concluded that the hosting capacity of the USP-105 circuit is 103% of the annual peak load, considerably higher than known rules of thumb establish. Interconnecting photovoltaic generation up to the accommodation limit has reduced peak load by 9% and it may take up to 10 years to return to the level without distributed generation, and therefore can be beneficial for both consumer-generators and distributors.
Databáze: OpenAIRE
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