Planejamento de subestações de distribuição de energia considerando unidades de armazenamento de energia com alta penetração de geração distribuída
Data
2025-03-07
Autores
Vanegas, Carlos Eduardo Salazar
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Resumo
Este trabalho aborda o problema do planejamento ótimo de subestações de distribuição de energia elétrica, integrando unidades de armazenamento de energia em baterias para sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) com alta penetração de geração distribuída (GD). Dado o crescimento da GD e o desafio de assegurar uma distribuição eficiente e confiável, o estudo se concentra no desenvolvimento de modelos matemáticos de programação linear inteira mista (PLIM) para a alocação e dimensionamento ótimos de subestações (ADOSE) e para a alocação, dimensionamento e operação ótimos de sistemas de armazenamento de energia em baterias (Battery Energy Storage System – BESS), denominado ADOO-BESS. Todos os modelos são baseados em um fluxo de potência linear para SDEE radiais. Em particular, o modelo de PLIM para ADOO-BESS apresentado neste trabalho é inovador, pois não se encontrou na literatura especializada outro modelo que integre o fluxo de potência linear em SDEE radiais, como o desenvolvido neste estudo. Esses modelos buscam minimizar as perdas de potência, melhorar os perfis de tensão, otimizar os custos de investimento e assegurar o atendimento adequado da demanda nos SDEE. Por meio de um processo sequencial, os modelos permitem avaliar o impacto dessas estratégias na melhoria das condições técnicas e operacionais dos SDEE com alta penetração de GD. Para a implementação dos modelos matemáticos propostos, utilizou-se a linguagem de programação AMPL e o solver comercial CPLEX. Para validar a eficácia e a eficiência dos modelos, foram realizadas simulações nos sistemas de teste de 33, 54 e 69 barras. Os resultados obtidos demonstram a efetividade dos BESS na redução de perdas de energia e na moderação dos picos de demanda, além de proporcionar melhorias nos perfis de tensão. Por outro lado, validou-se o funcionamento da ADOSE como uma ferramenta eficiente para determinar as rotas e o tamanho ótimo dos condutores que atenderão as demandas futuras.
Descrição
Palavras-chave
Otimização, Programação linear inteira mista, Recursos energéticos distribuídos, Sistema de armazenamento de energia em baterias, Engenharia elétrica