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Departamento de Engenharia Elétrica Métodos Avançados em Sistemas de Energia Eletrônica de Potência para Geração Distribuída Microrrede Prof. João Américo Vilela [email protected]

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Departamento de Engenharia Elétrica

Métodos Avançados em Sistemas de Energia

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Prof. João Américo Vilela

[email protected]

Page 2: Métodos Avançados em Sistemas de Energia Eletrônica de ...vilela-eletrica.weebly.com/.../4/4/14442844/desafios_da_microrrede.pdf · Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Perfil de tensão ao longo da rede de distribuição

secundária.

Valor nominalPerfil

de

Tensão

metros

RLinhaXLinha

Transformador

220V13

.8kV RLinhaXLinha RLinhaXLinha

Cargas Cargas Cargas

Tensão

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Bairro com elevada geração fotovoltaico

Microrrede

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Inversores da geração distribuída.

RLineXLine

Transformer

220V

13

.8kV RLineXLine RLineXLine

Load

Load

Load

Lf

Inversor

CB

Lf

Inversor

CB

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Rede de distribuição sem e com inversor

RCabos

Cargas

XTrafo XCabos

Fonte

RTrafo

Im

ReVFonte

VCargas

I

I*RCabos

I*XCabos

I*XTrafo

I*RTrafo

RLine

Load

XTrafo XLine

Source

RTrafo

Lf

Inversor

CBIm

ReVFonte

VCargas

ICarga

I*RCabos

I*XCabos

I*XTrafo

IReativoI

I*RTrafo

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Inversor gerando potência ativa.

RLine

Load

XTrafo XLine

Source

RTrafo

Lf

Inversor

CB

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Perfil de tensão ao longo da rede de distribuição

secundária – Elevada geração e baixo consumo.

Lf

Inversor

CB

Valor nominal

Perfil

de

Tensão

metros

RLinhaXLinha

Transformador

220V13

.8kV RLinhaXLinha RLinhaXLinha

Cargas 1 Cargas 2

Cargas 3

Tensão

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede

Perfil de tensão ao longo da rede de distribuição

secundária

RLinhaXLinha

Transformador

220V13

.8kV RLinhaXLinha RLinhaXLinha

Cargas 1 Cargas 2

Cargas 3

Lf

Inversor

CB

Valor nominalPerfil

de

Tensão

metros

(c)

(a)

(b)

a) Perfil de tensão ao longo

da rede de distribuição;

b) Perfil de tensão com

geração de reativo e

potência ativa (controle da

tensão no transformador);

c) Perfil de tensão com

geração de reativo e

potência ativa (controle da

tensão no ponto de conexão

do inversor).

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Transitórios de tensão provocados pela oscilação

da geração distribuída;

Influência da geração distribuída no perfil de

tensão ao longo da instalação elétrica;

Aspectos que podem ser estudados

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

22

0V

Central

control

RL

inh

aX

Lin

ha

R3

RL

inh

aX

Lin

ha

RL

inh

aX

Lin

ha

13.8kV

Trafo

L2

R2

t1

Inverter

CB

DC/DC

converter

Photovoltaic

Lf

(a) Forma de onda da tensão na carga (1/5);

(b) Forma de onda da corrente do inversor;

(c) Tensão eficaz no ponto de conexão do inversor.

na carga.

Inversor - Controle da Tensão

Controle da tensão no transformador pelo controle

do reativo

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Inversor – Controle do Fator de Potência

Correção do fator de potência com banco de

capacitores.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Inversor – Controle do Fator de Potência

Risco da instalação do sistema fotovoltaico no FP:

- Multa por baixo fator;

- Operação excessiva do banco.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Microrrede – Central de Controle

Uma central deve coordenar todas as ações dos

sistemas de geração e armazenamento.

RLinhaXLinha

Transformador

220V

13

.8kV RLinhaXLinha RLinhaXLinha

Cargas

Cargas

Cargas

Lf

Inversor

CB

Lf

Inversor

CB

μcCentral

de

controle Sinal em rádio

frequência

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Adequar o consumo a um perfil predefinido.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Adequar o consumo a um perfil predefinido.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Adequar o consumo a um perfil predefinido.

- Dimensionar o sistema de armazenamento para manter o sistema

dentro da demanda contratada (com geração distribuída);

- Viabilidade econômica dessa solução.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Compensar as oscilação da geração distribuída.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Compensar as oscilação da geração distribuída.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Compensar as oscilação da geração distribuída.

- Dimensionar o sistema de

armazenamento para as oscilações

da geração distribuída;

- Dimensionar para um sistema ilhado;

- Estudo do melhor ponto de alocação

do sistema de armazenamento;

- Utilização do carro elétrico como

sistema de armazenamento.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Deslocamento do consumo dos períodos de pico de

carga.

- Dimensionar o sistema de

armazenamento para produzir esse

deslocamento do consumo dos

períodos de pico de carga (com

geração distribuída);

- Viabilidade econômica dessa

proposta.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Regulação da frequência.

- Controle da potência ativa para

manter a frequência dentro dos

limites aceitáveis (geração com

máquinas síncronas e operação

ilhada).

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Armazenamento de Energia

Interação do sistema de armazenamento com o

sistema fotovoltaico.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

Inversor conectado a rede, isolado e operando como

retificador.

InversorConversor

CC/CC

Painel

FotovoltaicoL

CB

Rede

CA Rede

CC

Conversor

CC/CC

Baterias

Cargas CA Cargas CC

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

InversorConversor

CC/CC

Painel

FotovoltaicoL

CB

Rede

CA Rede

CC

Conversor

CC/CC

Baterias

Cargas CA Cargas CC

Inversor conectado a rede, isolado e operando como

retificador.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

InversorConversor

CC/CC

Painel

FotovoltaicoL

CB

Rede

CA Rede

CC

Conversor

CC/CC

Baterias

Cargas CA Cargas CC

Inversor conectado a rede, isolado e operando como

retificador.

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Eletrônica de Potência para Geração Distribuída

InversorConversor

CC/CC

Painel

FotovoltaicoL

CB

Rede

CA Rede

CC

Conversor

CC/CC

Baterias

Cargas CA Cargas CC

Inversor conectado a rede, isolado e operando como

retificador.