Technical economic analysis through a levelized cost for installation of energy storage systems in electric power distribution networks

Autor: Riboldi, Victor Baiochi, 1991
Přispěvatelé: Almeida, Madson Cortes de, 1973, Ricciardi, Tiago Rodarte, 1986, Rosas, Pedro Andre Carvalho, Pavani, Ahda Pionkoski Grilo, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Madson Cortes de Almeida, Tiago Rodarte Ricciardi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Sistemas de armazenamento de energia em baterias referem-se a uma grande gama de tecnologias para distintas aplicações. Atualmente verifica-se um aumento significativo na penetração de fontes de energia renovável nas matrizes energéticas empregando um novo desafio quanto a operação dos sistemas de distribuição, fator este que tem impulsionado a implantação de sistemas de armazenamento de energia no setor elétrico. Entretanto, nota-se que para as diversas tecnologias de armazenamento de energia há um crescimento esperado para a maturidade, fator este que influencia na escolha da tecnologia para determinadas aplicações. Além disso, nota-se que o custo para implantação de plantas ou pilotos para fornecimento de serviços com sistemas de armazenamento de energia apresenta uma abordagem de custos incerta visto que o tema ainda carece de uma padronização e transparência. Ademais, ressalta-se que análises de custos e viabilidade econômica devem ser analisadas com cautela em virtude das indefinições e falta de padronizações. Por outro lado, observou-se que a tecnologia de lítio possui previsões de redução de custo bem promissoras, fator este que está atrelado principalmente às células de baterias com o recente crescimento e busca pela eletrificação dos veículos. Ademais, este trabalho visa apresentar uma análise de retorno financeiro baseado no custo nivelado para armazenamento de energia (LCOES) envolvendo um projeto piloto contemplando um sistema de armazenamento de energia em baterias de lítio, com potência e capacidade de 100kW/255kWh, conectado em uma rede de baixa tensão localizado em um condomínio residencial com alta penetração de geração solar fotovoltaica. A metodologia do LCOES produz um preço de equilíbrio financeiro por kWh de eletricidade armazenada e subsequentemente despachada, considerando a vida útil, números de ciclos anuais e eficiência. Como resultados, a metodologia traz o custo para armazenar e despachar energia elétrica numa rede de energia elétrica, permitindo avaliar o serviço de estocagem de energia. Uma vez empregada a metodologia com custos e valores para sistemas de armazenamento de energia, é possível verificar que para que a tecnologia se torne viável nas aplicações apresentadas no projeto piloto, é necessária uma redução drástica de custos. Além disso, observou-se que a redução de custos de importação e impostos e aumento da vida útil dos sistemas de armazenamento são fatores que contribuem de forma significativa para o retorno do investimento em plantas ou aplicações que envolvem serviços prestados por sistemas de armazenamento de energia Abstract: Battery energy storage systems refer to a wide range of technologies for different applications. Currently, there is a significant increase in renewable energy sources penetration in energy matrices, employing a new challenge regarding the operation of distribution systems, a factor that has driven the implementation of energy storage systems in the electricity sector. However, it is noted that for the various energy storage technologies there is an expected growth for their maturity, a factor that influences the choice of technology for certain applications. In addition, it is noted that the cost for implementing plants or pilots to provide services with energy storage systems presents an uncertain cost approach as the topic still lacks standardization and transparency. Moreover, it is noteworthy that cost and economic feasibility analyses must be analysed with caution due to the uncertainties and lack of standardizations. On the other hand, it was observed that lithium technology has very promising cost reduction forecasts, a factor that is mainly linked to battery cells with the recent growth and search for vehicle electrification. Furthermore, this work aims to present a financial return analysis based on the levelized cost of energy storage (LCOES) involving a pilot project contemplating a lithium battery energy storage system, with a power and capacity of 100kW/255kWh, connected to a low voltage network located in a residential condominium with high penetration of photovoltaic solar generation. The LCOES methodology produces a breakeven price per kWh of electricity stored and subsequently dispatched, considering useful life, annual cycle numbers and efficiency. As a result, the methodology brings the cost to store and dispatch electric energy in an electric energy network, allowing to evaluate the energy storage service. Once the methodology with costs and values for energy storage systems is used, it is possible to verify that for the technology to become viable in the applications presented in the pilot project, a drastic cost reduction is necessary. In addition, it was observed that the reduction of import costs and taxes and the increase in the useful life of storage systems are factors that significantly contribute to the return on investment in plants or applications that involve services provided by energy storage systems Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica
Databáze: OpenAIRE
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