O aumento da penetração dos Recursos Energéticos Distribuídos (REDs) nos Sistemas de Distribuição (SD) tem motivado a realização de estudos sobre as usinas virtuais (Virtual Power Plants, VPPs). Não obstante, poucos trabalhos têm avaliado conjuntamente o dimensionamento e a atratividade econômica das usinas virtuais sob o ponto de vista do investimento em REDs e seus potenciais benefícios e impactos para os sistemas elétricos de potência, ainda assim, com abrangência restrita ao SD. Este trabalho propõe uma metodologia para dimensionar usinas virtuais e simular seu despacho econômico ótimo e atratividade econômica, com foco no ponto de vista do investimento em REDs, porém, avaliando potenciais benefícios e impactos das usinas virtuais sobre o SD e/ou o Sistema de Transmissão (ST), considerando a interface entre o operador do sistema de distribuição (Distribution System Operator, DSO) e o operador do sistema de transmissão (Transmission System Operator, TSO). A metodologia utiliza a otimização para o mínimo Custo Presente Líquido (CPL) do projeto para efeito de dimensionamento dos REDs e despacho econômico ótimo de SAEB que compõem usinas virtuais, além de fluxo de potência e avaliação probabilística de confiabilidade para avaliação de benefícios e impactos sobre o sistema elétrico. A metodologia proposta é aplicada a um estudo de caso com REDs compostos por Sistemas Fotovoltaicos (SFVs) e Sistemas de Armazenamento de Energia com Baterias (SAEB) instalados em Unidades Consumidoras de Média Tensão (UCMT) que, agregadas, configuram Technical Virtual Power Plants (TVPPs) participando de Resposta da Demanda (RD) por incentivo, com um modelo de rede do Sistema Interligado Nacional (SIN) brasileiro adaptado do Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE) 2030 da Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e o uso de dados da Base de Dados Geográfica (BDGD) da distribuidora. Os resultados indicaram atratividade econômica do arranjo de REDs nas condições consideradas e quantificaram melhorias em índices de confiabilidade do ST com a possibilidade de despacho das TVPPs após contingências de transmissão. Um estudo de caso preliminar, que utilizou modelos de rede adaptados do IEEE 8500-node test feeder (IEEE 8500-node) para o SD e do IEEE 118-bus para o ST, avaliando impactos técnicos de TVPPs tanto sobre o SD quanto sobre o ST, também é apresentado.

The increasing penetration of Distributed Energy Resources (DERs) in Distribution Systems (DSs) has motivated studies on Virtual Power Plants (VPPs). However, few works have jointly assessed the sizing and economic attractiveness of VPPs from the entrepreneurs perspective and the potential benefits and impacts on power systems, still with a limited scope to the DS. This study proposes a methodology for sizing VPPs and simulating their economical optimal dispatch and economic attractiveness focusing on the entrepreneurs viewpoint, but also evaluating VPPs potential benefits and impacts on the DS and/or the Transmission System (TS), considering the interface between the Distribution System Operator (DSO) and the Transmission System Operator (TSO). The methodology employs optimization for minimizing the Net Present Cost (NPC) of the project for sizing the DERs and to obtain the economical optimal dispatch of Battery Energy Storage Systems (BESSs) that compose the VPP, as well as power flow analysis and probabilistic reliability assessment to evaluate benefits and impacts on the power system. The proposed methodology is applied to a case study involving DERs composed of Photovoltaic (PV) systems and BESSs used by aggregated medium voltage consumers which configure Technical Virtual Power Plants (TVPPs) participating in Demand Response (DR) by incentives, with a network model of the Brazilian National Interconnected System (SIN) adapted from the 2030 Ten-Year Energy Expansion Plan (PDE) of the Energy Research Office (EPE), along with data from the geographic database of the distribution utility (BDGD). The results have indicated the economic attractiveness of REDs according to the premises adopted and have quantified improvements in TS reliability indexes with the possibility of TVPPs dispatch after transmission contingencies. A preliminary case study which has used network models adapted from the IEEE 8500-node test feeder for the DS and the IEEE 118-bus for the TS, with an evaluation of technical impact both on DS and TS, is also presented.