Different maintenance strategies assessment and LCOE estimation for a centralized photovoltaic power plant applying reliability concepts

Autor: Macedo, Carlos Alberto Anjoletto, 1990
Přispěvatelé: Hidalgo, Ieda Geriberto, 1976, Albuquerque, Andrei Aparecido de, Silva, Luiz Carlos Pereira da, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Planejamento de Sistemas Energéticos, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Ieda Geriberto Hidalgo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Atualmente, no que tange à geração de eletricidade, a fonte solar tem se mostrado uma alternativa cada vez mais competitiva para a diversificação da matriz elétrica em diversos países, inclusive o Brasil. Apesar disso, como todo investimento, os aspectos técnicos de uma usina solar fotovoltaica centralizada (UFV) devem ser analisados ainda na fase de projeto a fim de minimizar os recursos financeiros necessários tanto em sua construção quanto em sua operação comercial. Observa-se, porém, uma amostra relativamente pequena de trabalhos dedicados a avaliar UFVs de maior porte, sendo que a maioria se dedica a examinar partes específicas do sistema de geração. No entanto, a compreensão da interligação funcional dos subcomponentes, a identificação dos principais modos de falha da planta e a definição da estratégia de operação e manutenção (O&M), por exemplo, são elementos importantes para a gestão do ativo durante sua vida útil. Tal problemática pode ser endereçada por ferramentas de simulação que incluam funções probabilidade de falha (PDF) em seus modelos. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho é aplicar os conceitos da Teoria da Confiabilidade (PDFs e reparabilidade de sistemas) para simular uma UFV de 150 MW através da construção de um diagrama de blocos de confiabilidade (RBD) ao longo de 20 anos de operação, cada ano sendo simulado 100 vezes. São considerados sete cenários distintos de manutenção, cada um com diferentes periodicidades e capacidades de restauração dos danos acumulados ao longo do tempo. Assim, são estimados a quantidade de falhas, os indicadores de disponibilidade, a perda de geração e o custo de manutenção referentes aos principais equipamentos da instalação em cada situação. Conhecendo os custos de aquisição e os demais dispêndios de O&M da UFV, calcula-se também o custo nivelado de eletricidade (levelized cost of electricity – LCOE) para o período analisado, permitindo a comparação entre os cenários simulados. Os resultados apontam que cada R$ 1,00 investido em ações preventivas resulta em uma economia relacionada a custos com corretivas e à perda de geração de até R$ 2,26. Contudo, devido aos relativos altos custos iniciais da UFV, o impacto de estratégias de O&M no LCOE final ainda é pequeno, reduzindo-o em até 0,53% quando comparado ao cenário base Abstract: Nowadays, regarding the electricity generation, the solar source has shown itself to be an increasingly competitive alternative for the diversification of the electrical matrix in several countries, including Brazil. Despite this, like any investment, the technical aspects of a centralized photovoltaic solar power plant (PVPP) must be analyzed in the design phase in order to minimize the financial resources needed, whether in its construction or in its commercial operation. However, there is a relatively small sample of works aimed at evaluating large PVPPs, most of which are dedicated to examining specific parts of the generation system. Nonetheless, understanding the functional interconnection of the subcomponents, identifying the main failure modes of the plant and defining the operation and maintenance (O&M) strategy, for example, are important elements for managing the assets during its useful lifespan. This problem can be addressed by simulation tools that include failure probability functions (FPF) in their models. Thus, the objective of this dissertation is to apply the concepts of Reliability Theory (FPFs and repairable systems) to simulate a PVPP of 150 MW through a reliability block diagram (RBD) over 20 years of operation, each year being simulated 100 times. Seven different scenarios of maintenance are considered, whose difference relies on variations in task frequencies and restoration capacities from damages accumulated over time. In this way, it was possible to estimate the number of failures, availability indicators, generation losses and maintenance costs related to failures of main parts in each situation. Adding the acquisition costs and other O&M expenditures at the PVPP, the levelized cost of electricity (LCOE) is also calculated for the period analyzed, allowing the comparison among scenarios. The outcomes show that every BRL 1.00 invested in preventive actions results in savings related to corrective costs and generation loss reduction of up to BRL 2.26. However, due to the relatively high PVPP initial costs, the impact of O&M strategies on the final LCOE is still small, reducing it by up to 0.53% when compared to the base scenario Mestrado Planejamento de Sistemas Energéticos Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos
Databáze: OpenAIRE
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