Planejamento de subestações de distribuição de energia considerando unidades de armazenamento de energia com alta penetração de geração distribuída

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dc.contributor.advisorPareja, Luis Alfonso Gallego
dc.contributor.authorVanegas, Carlos Eduardo Salazar
dc.contributor.bancaRocha, Carlos Roberto Mendonça da
dc.contributor.bancaMaciel, Renan Silva
dc.coverage.extent116 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-06-02T19:34:05Z
dc.date.available2025-06-02T19:34:05Z
dc.date.issued2025-03-07
dc.description.abstractEste 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.
dc.description.abstractother1This work addresses the problem of optimal planning of electric power distribution substations, integrating battery energy storage systems (BESS) for power distribution systems (PDS) with high distributed generation (DG) penetration.Given the growth of DG and the challenge of ensuring efficient and reliable distribution, the study focuses on the development of mixed-integer linear programming (MILP) mathematical models for the optimal location and sizing of substations (OLSS) and the optimal allocation, sizing, and operation of battery energy storage systems (BESS), referred to as OLOSO-BESS (Optimal Location, Sizing, and Operation of BESS). All models are based on a linear power flow for radial PDS. In particular, the MILP model for OLOSO-BESS presented in this work is novel, as no other model was found in the specialized literature that integrates linear power flow for radial PDS as developed in this study. These models aim to minimize power losses, improve voltage profiles, optimize investment costs, and ensure adequate supply to meet demand in PDS. Through a sequential process, the models allow for evaluating the impact of these strategies on the improvement of technical and operational conditions in PDS with high DG penetration. The AMPL programming language and the commercial solver CPLEX were used to implement the proposed mathematical models. To validate the effectiveness and efficiency of the models, simulations were conducted on 33, 54, and 69-bus test systems. The results obtained demonstrate the effectiveness of BESS in reducing energy losses and moderating demand peaks, in addition to providing improvements in voltage profiles. Furthermore, the functionality of OLSS was validated as an efficient tool for determining the optimal routes and conductor sizes needed to meet future demands.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18872
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Engenharia Elétrica
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectOtimização
dc.subjectProgramação linear inteira mista
dc.subjectRecursos energéticos distribuídos
dc.subjectSistema de armazenamento de energia em baterias
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.keywordsOptimization
dc.subject.keywordsMixed-integer linear programming
dc.subject.keywordsDistributed energy resources
dc.subject.keywordsBattery energy storage system
dc.titlePlanejamento de subestações de distribuição de energia considerando unidades de armazenamento de energia com alta penetração de geração distribuída
dc.title.alternativePlanning of distribution substations considering energy storage units with high distributed generation penetration
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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02 - Mestrado - Engenharia Elétrica