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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10198/2090

Título: Integração de microgeração em larga escala nas redes de baixa tensão
Autor: Assunção, Alice Maria Cepeda da
Orientador: Resende, Fernanda (Ori.)
Issue Date: 2008
Editora: Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e de Gestão
Citação: Assunção, Alice Maria Cepeda da - Integração de microgeração em larga escala nas redes de baixa tensão. Bragança: ESTIG, 2008. Dissertação de Mestrado em Engenharia Industrial
Resumo: A necessidade da redução das emissões de gases com efeito de estufa juntamente com o aparecimento de novas tecnologias de produção distribuída mais eficientes e mais amigas do ambiente têm conduzido a novos desafios no que diz respeito às explorações dos sistemas de energia. Estes novos desafios prendem-se, sobretudo, com o facto de que a ligação de unidades de produção distribuída nas redes de distribuição, utilizando, na sua maioria, energia renováveis como fonte primaria, fez com que estas deixassem de ser exploradas como redes passivas para serem exploradas como redes activas de forma coordenada com o sistema a montante. No entanto, a produção dispersa pode contribuir para a melhoria da qualidade de serviço, através do fornecimento de serviços de sistema sob a forma de controlo de tensão e frequência, e, em particular, para a melhoria da continuidade de serviço, através do funcionamento das redes de distribuição em rede isolada. A microgeração, definida como a actividade de produção de electricidade em baixa tensão, tem também contribuído para a mudança de filosofia de operação dos sistemas de energia. As tecnologias de microgeração disponíveis ou em fase de desenvolvimento incluem sistemas fotovoltaicos, microgeradores eólicos, microturbinas e pilhas de combustível. No entanto, tendo em conta a legislação, nomeadamente o Decreto-Lei N.º 363/2007, e a disponibilidade do recurso, os sistemas fotovoltaicos apresentam uma probabilidade maior de virem a ser utilizados para microgeração em comparação com as outras tecnologias. Neste trabalho foi avaliada a capacidade das redes de baixa tensão integrarem quantidades significativas de produção de electricidade proveniente dos sistemas de microgeração onde predominam os sistemas fotovoltaicos. Foi considerada a possibilidade do sistema de distribuição funcionar em rede interligada ou em rede isolada e analisada a possibilidade dos sistemas de microgeração contribuírem para o fornecimento de serviços de sistema. Para tal foram realizados estudos em regime estacionário, utilizando o software MATPOWER, e em regime dinâmico através da utilização de uma ferramenta de simulação dinâmica implementada em ambiente MatLab Simulink®, a qual inclui os modelos matemáticos capazes de descrever o comportamento em regime dinâmico e equilibrado das tecnologias de microgeração utilizadas. Os resultados obtidos permitem concluir que a integração de microgeração nas redes de BT é benéfica para a exploração dos sistemas de distribuição, principalmente quando os consumos são elevados, considerando os dois modos de funcionamento: rede interligada ou rede isolada. No entanto, é necessário ter cuidado nos períodos em que os consumos são baixos, uma vez que as tensões na rede de BT sobem, sendo o valor da subida dependente da potência gerada e da localização da unidade de microgeração. Por outro lado, o efeito da intermitência do recurso primário (radiação solar) no perfil das tensões é significativo. Estes factores podem comprometer a exploração do sistema no caso das redes de BT integrarem quantidades significativas de microgeração, na medida em que poderá deixar de ser garantida a qualidade de serviço dos consumidores finais. The need of reducing greenhouse gas emissions together with the development of new distributed generation technologies with high efficiency and environmentally friends have lead with new challenges concerning the power systems operation. These new challenges result from the fact that distribution systems with distributed generation units, which use renewable energy sources, change from passive networks to active networks that will be operated in a coordinated manner with the upstream power system. However, distributed generation can improve power quality by providing ancillary services to the system, such as voltage and frequency control. In addition, distributed generation can increase the system reliability, allowing the operation of distribution systems in islanded mode. Microgeneration, defined as the generation of electricity at low voltage networks, has contributed for changing the operation philosophy of power systems. Microgeneration technologies already available or under development comprise photovoltaic systems, micro wind generators, microturbines and fuel cells. However, based on the legislation (DL 363/2007) and taking into account the resource availability, photovoltaic systems are a very promising technology to be used as microgeneration units. In this work the capacity for large scale integration of microgeneration, mainly photovoltaic systems, in low voltage networks was assessed, considering both operation modes of the distribution system: Interconnected with the upstream system or operated in islanded mode. In addition, the microgeneration sytems capability for providing ancillary services is analysed. For these purposes, power system steady state and dynamic behaviour were studied. MATPOWER was used for steady state studies and dynamic simulation tool implemented under MatLab Simulink® environment was used for dynamic studies. This tool includes mathematical models able to describe the microgeneration technologies dynamic behaviour under balanced conditions. The results obtained allow to conclude that the integration of microgeneration to the low voltage grids can bring some benefits, mainly during high load demands concerning both operation modes: Interconnected and islanded. However, some care is required during no load periods due to the increase of bus voltage values verified on the low voltage network. It should be noted that this increase of bus voltage depends on the amount of generated power and on the microgeneration unit placement. On the other hand, the intermittent nature of the primary energy source (solar radiation) affects considerably the voltage profile. These issues can compromise the system operation in the case of large scale integration of microgeneration on the low voltage grids since the power quality to the final consumer may not be guaranteed.
URI: http://hdl.handle.net/10198/2090
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