Orientador: Marcos Julio Rider Flores

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: No contexto do projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) de microrredes piloto, denominado Microgrids for Efficient, Reliable and Greener Energy (MERGE - UNICAMP), duas das atividades essenciais são modelagem e simulação das microrredes piloto, nos domínios da operação dinâmica,...

Resumo: No contexto do projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) de microrredes piloto, denominado Microgrids for Efficient, Reliable and Greener Energy (MERGE - UNICAMP), duas das atividades essenciais são modelagem e simulação das microrredes piloto, nos domínios da operação dinâmica, estacionária, e de longo prazo. Portanto, este estudo desenvolveu modelos da microrrede CAMPUSGRID, que será implantada no campus da UNICAMP, em softwares especializados. Foram desenvolvidos três modelos: um dinâmico, no Simulink (MATLAB), um estacionário, no OpenDSS (EPRI), e um energético e de longo prazo no HOMER Pro (HOMER Energy). O modelo dinâmico considerou os esquemas de controle e operação em estado transitório dos recursos distribuídos (e.g., geração fotovoltaica, armazenamento energético, geração térmica e cargas). O desenvolvimento do modelo estacionário considera os balanços de potência ativa, reativa, perdas e quedas de tensão. O modelo de longo prazo avalia os aspectos econômicos da operação da microrrede, em termos da transferência de energia em diferentes cenários de operação ao longo do ano. Em seguida, foram definidos casos de estudos e realizadas as simulações da microrrede CAMPUSGRID. Os resultados obtidos auxiliaram na proposição de estratégias de gerenciamento energético da microrrede com regras heurísticas (i.e., sistemas especialistas) para uma operação eficiente e robusta da microrrede, levando em conta os aspectos relevantes da operação em estado transitório, estacionário e de longo prazo. Os principais resultados demonstraram a importância da geração fotovoltaica na CAMPUSGRID e a indicam como fonte de energia responsável pela recarga diurna do sistema de armazenamento de energia a baterias. A energia armazenada é utilizada no período noturno, diminuindo a compra de energia da rede principal. Por conta do alto custo operacional, o gerador térmico somente é utilizado nos casos de ilhamento

Abstract: Considering the context of the research and development (R&D) project of pilot microgrids, entitled Microgrids for Efficient, Reliable and Greener Energy (MERGE - UNICAMP), two of the essential activities are modelling and simulation of pilot microgrids in the domains of dynamic,...

Abstract: Considering the context of the research and development (R&D) project of pilot microgrids, entitled Microgrids for Efficient, Reliable and Greener Energy (MERGE - UNICAMP), two of the essential activities are modelling and simulation of pilot microgrids in the domains of dynamic, stationary, and long term operation. Therefore, this study developed models of the CAMPUSGRID microgrid, which will be deployed on the UNICAMP campus with specialized softwares. Three models were developed: dynamic, in Simulink (MATLAB), stationary, in OpenDSS (EPRI), and an energetic and long-term in HOMER Pro (HOMER Energy). The dynamic model considered the ransient state control and operation schemes of distributed resources (e.g., photovoltaic generation, energy storage, thermal generation, and loads). The development of the stationary model considers the balances of active and reactive power, losses, and voltage drops. The long-term model evaluates the economic aspects of microgrid operation in terms of energy transfer in different operating scenarios throughout the year. After that, case studies were defined, and CAMPUSGRID microgrid simulations were carried out. The results guided the proposed energy management strategies of the microgrid with heuristic rules (i.e., expert systems) for an efficient and robust microgrid operation, taking into account the relevant aspects of transient, steady-state, and long-term operation. The main results show the importance of photovoltaic generation in CAMPUSGRID and indicate it as the power source responsible for recharging the battery energy storage system during the day. The stored energy is used at night, decreasing the energy purchases from the main grid. Due to its high operational costs, the thermal generator is only used in the islanded mode

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