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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Matheus Sabino Viana
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Manassero Junior, Giovanni (Presidente)
Moreira, José Roberto Simões
Trujillo, Joel David Melo
Título em português
Análise da resposta da demanda e da geração distribuída fotovoltaica como recursos para o planejamento energético.
Palavras-chave em português
Conservação de energia elétrica
Economia de energia
Planejamento energético
Sistemas elétricos de potência
Resumo em português
Este estudo analisa a Resposta da Demanda (DR da sigla em inglês para Demand Response) e a Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV), visando o desenvolvimento de uma abordagem para modelá-las como recursos para o planejamento energético. A metodologia inclui o uso de uma prática típica de preço de energia no varejo como a Tarifa pelo Horário de Uso (THU) para DR de consumidores residenciais e o sistema de compensação de energia elétrica (net metering) para a microgeração distribuída provida por sistemas Fotovoltaicos (FV) do tipo rooftop. A metodologia proposta foi aplicada a um estudo de caso com diferentes níveis de DR e/ou GDFV, baseado no IEEE 8500-Node Test Feeder, com uma subestação de distribuição e 1177 consumidores em baixa tensão, utilizando-se o Open Distribution System Simulator (OpenDSS) para a solução do fluxo de potência e a obtenção de dados de demanda, consumo de energia, perdas e tensões. Os níveis mais elevados de DR e GDFV, em dia útil, em um grupo de Consumidores Residenciais Responsivos (CRR) cuja carga representa 26,6% da carga total do circuito de teste, resultaram em 6,3% de redução na demanda de ponta da subestação, 9,6% de redução no consumo diário de energia da subestação e 13,3% de redução nas perdas diárias de energia nas linhas e transformadores, comparando-se com o caso base com a tarifa convencional, sem DR e GDFV, e mantendo-se o consumo diário de energia dos CRR. Uma análise de sensibilidade foi realizada por meio de variações aleatórias nas curvas de carga dos consumidores e, nos cenários aplicáveis, na irradiância no plano inclinado e na temperatura dos conjuntos FV, respeitando uma distribuição normal. O estudo de caso foi complementado com a avaliação das variações na conta de energia de amostras de CRR, cujas maiores reduções, comparando-se com o caso base, foram 36,3% com os níveis mais elevados de DR e GDFV e 37,6% com os níveis mais elevados de GDFV e sem DR, indicando uma situação na qual mudanças regulatórias seriam necessárias para estimular DR e GD simultaneamente, como no caso da THU opcional chamada de tarifa branca no Brasil. A quantificação do potencial de DR e GDFV pode indicar tendências para o planejamento energético, contribuir para planos de eficiência energética e possibilitar a implementação de sistemas modernos e sustentáveis nos quais os consumidores possam participar de forma mais ativa.
Título em inglês
Analysis of demand response and photovoltaic distributed generation as resources for energy planning.
Palavras-chave em inglês
Electric power systems
Electrical energy conservation
Energy planning
Energy saving
Resumo em inglês
This study analyses the Demand Response (DR) and Photovoltaic Distributed Generation (PVDG) for developing an approach to model them as resources for energy planning. The methodology includes the use of a typical retail pricing practice such as the Time-of-Use Tariff (TOU) for residential consumers' DR and net metering for distributed micro-generation provided by rooftop Photovoltaic (PV) systems. The proposed methodology was applied to a case study with different levels of DR and/or PVDG, based on the IEEE 8500-Node Test Feeder, with a distribution substation and 1177 low-voltage consumers, using the Open Distribution System Simulator (OpenDSS) to obtain the power flow solution and demand, energy consumption, losses and voltages data. The highest levels of DR and PVDG on weekday in a group of Responsive Residential Consumers (RRC) whose load represents 26.6% of the total load in the test circuit resulted in 6.3% reduction in the substation peak demand, 9.6% reduction in the substation daily energy consumption and 13.3% reduction in the daily energy losses in lines and transformers, compared to the base case with flat tariff, without DR and PVDG, and maintaining the daily energy consumption of RRC. A sensitivity analysis was performed using random variations in load curves and, in the applicable scenarios, in plane-of-array irradiance and PV array temperature curves, using a normal distribution. The case study was complemented with the analysis of energy bill variations of samples of RRC, whose greatest reductions compared to the base case were 36.3% with the highest levels of DR and PVDG and 37.6% with the highest level of PVDG and without DR, indicating a situation in which regulatory changes would be necessary to stimulate DR simultaneously with PVDG, such as in the case of the optional TOU called white tariff in Brazil. The quantification of DR and PVDG potential can show trends to energy planning, contributes to energy efficiency plans and enables the implementation of modern and sustainable systems in which end users can participate more actively.
 
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Data de Publicação
2018-11-13
 
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