Análise dos impactos da alta integração da geração distribuída à rede através da modelagem computacional de geradores fotovoltaicos.

Barradas, João Vitor Alves (2023)

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RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo analisar os impactos da alta integração da Geração Distribuída (GD) à rede elétrica, utilizando modelagem computacional de geradores fotovoltaicos. A pesquisa visa realizar um estudo comparativo dos perfis de tensão e corrente nos nós de um alimentador, considerando dois contextos principais: um sem geração distribuída e outro com geração distribuída. O trabalho se inicia com a coleta de dados sobre a GD no Brasil e no mundo, seguida por uma contextualização e revisão bibliográfica sobre os impactos da GD no sistema de distribuição de energia elétrica. Realizou-se uma investigação do estado da arte da modelagem de geradores distribuídos, com foco em metodologias que simplificam a implementação do modelo. Foi proposto um modelo matemático para representar geradores distribuídos fotovoltaicos, levando em consideração a relação entre a potência fornecida e as variáveis meteorológicas. A implementação do modelo foi realizada utilizando o ambiente de simulação Simulink, disponível no software MATLAB. O estudo investigou o comportamento do sistema elétrico em condições de alta integração da GD, analisando tanto a modelagem dos geradores distribuídos quanto o alimentador de teste IEEE 13 nós. Foram examinados os resultados obtidos, considerando curvas de demanda de carga e a influência das variáveis meteorológicas no sistema fotovoltaico. O trabalho busca contribuir para o avanço do conhecimento sobre a GD, fornecendo insights sobre os impactos da geração distribuída no sistema elétrico avaliando efeitos que a alta inserção da GD trouxe para cada contexto analisado. Ao se incorporar a GD nos pontos de carga do sistema, observam-se diminuição na corrente fornecida pela rede elétrica, assim como um aumento nos níveis de tensão, chegando a serem 5% mais elevados em comparação aos valores sem a presença da GD. Além disso, durante os períodos de geração fotovoltaica, foi observado redução no fator de potência.

ABSTRACT: The present study aims to analyze the impacts of high integration of Distributed Generation (DG) into the electrical grid, using computational modeling of photovoltaic generators. The research aims to conduct a comparative study of voltage and current profiles at the nodes of a feeder, considering two main contexts: one without distributed generation and another with distributed generation. The study begins with data collection on DG in Brazil and worldwide, followed by contextualization and literature review on the impacts of DG on the electricity distribution system. An investigation of the state-of the-art of distributed generator modeling was conducted, focusing on methodologies that simplify the implementation of the model. A mathematical model was proposed to represent photovoltaic distributed generators, taking into account the relationship between the supplied power and meteorological variables. The implementation of this model was carried out using the Simulink simulation environment available in MATLAB software. The study examined the behavior of the electrical system under conditions of high DG integration, analyzing both the modeling of distributed generators and the IEEE 13-node test feeder. The obtained results were examined, considering load demand curves and the influence of meteorological variables on the photovoltaic system. The study aims to contribute to the advancement of knowledge about DG, providing insights into the impacts of distributed generation on the electrical system, evaluating effects that the high penetration of DG has brought to each analyzed context. When incorporating DG at the load points of the system, a decrease in the current supplied by the electrical grid is observed, as well as an increase in voltage levels, reaching up to 5% higher compared to values without DG presence. Furthermore, a reduction in power factor was observed during photovoltaic generation periods.


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