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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-29112023-141411
Documento
Autor
Nombre completo
Bruna Cardozo de Lima
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2023
Director
Tribunal
Salles, Maurício Barbosa de Camargo (Presidente)
Lourenço, Luís Felipe Normandia
Júnior, José Carlos de Melo Vieira
 
Título en portugués
Metodologia para despacho energético de sistema híbrido Offshore para injeção de água.
Palabras clave en portugués
Energia (Armazenagem)
Energia eólica
Sistemas híbridos
Resumen en portugués
A indústria de Óleo e Gás (O&G) é responsável por considerável emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE) e tem sido pressionada a aplicar soluções sustentáveis em seus processos. Entre as opções disponíveis, os sistemas de injeção de água se mostram candidatos adequados. Esses sistemas, tradicionalmente alimentados por turbinas a gás ou geradores a diesel, são essenciais por elevarem a pressão do poço, resultando em uma maior Taxa de Recuperação de Óleo (TRO). Neste contexto, este trabalho visa verificar a viabilidade energética da operação de um sistema de injeção de água quando alimentado por meio de um sistema híbrido eólico-armazenamento isolado composto por uma turbina eólica offshore e um Sistema de Armazenamento de Energia (SAE) a baterias. A metodologia proposta para a análise da viabilidade é um problema de otimização que garante o despacho ótimo do SAE. Os parâmetros de saída do problema são o volume total de água injetada, o número total de paradas do sistema, a quantidade de ciclos totais da bateria e o curtailment. O problema de otimização é aplicado a duas abordagens distintas e uma análise de sensibilidade verifica a influência da capacidade de armazenamento do SAE e da potência nominal da turbina eólica nos indicadores de operação do problema. Os resultados indicam viabilidade da operação do sistema quando alimentado pelo sistema híbrido proposto. A capacidade do SAE não influencia significativamente o volume injetado de água, mas afeta expressivamente o número de paradas, sendo indispensável para a viabilidade da operação. A forma de despacho do SAE também é um fator decisivo e métodos controle considerando predição do vento futuro deverão ser utilizados.
 
Título en inglés
Methodology for energy dispatch of an Offshore hybrid system for water injection.
Palabras clave en inglés
Battery Energy Storage Systems (BESS)
Offshore wind energy
Water Injection Systems (WIS)
Resumen en inglés
The Oil and Gas (O&G) industry is responsible for a considerable amount of greenhouse gas (GHG) emissions and has been under pressure to apply sustainable solutions in its processes. Among the available options, Water Injection Systems (WIS) are suitable candidates. These systems, traditionally powered by gas turbines or diesel generators, are essential for increasing well pressure, resulting in higher Oil Recovery Rate (ORR). In this context, this work aims to verify the energy feasibility of operating a water injection system when powered by an isolated offshore wind-storage hybrid system composed of an offshore wind turbine and a battery energy storage system (BESS). The proposed methodology for feasibility analysis is an optimization problem that guarantees optimal BESS dispatch. The output parameters of the problem are the total volume of water injected, the total number of system stops, the total number of battery cycles, and the curtailment. The optimization problem is applied to two distinct approaches and a sensitivity analysis verifies the influence of BESS storage capacity and wind turbine power on the problems operating indicators. The results indicate the feasibility of operating the system when powered by the proposed hybrid system. BESS capacity does not significantly influence the injected volume, but it significantly affects the number of pump stops, being essential for the feasibility of operation. The BESS operating mode is also a decisive factor for feasibility, and control methods considering wind prediction should be used.
 
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Fecha de Publicación
2023-11-30
 
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