Sistema de supervisão e controle de fontes de energia renováveis e armazenamento de energia conectado em baixa tensão

Abstract

Resumo: No contexto atual, o conceito de redes elétricas inteligentes passou a ser visto como o principal meio para se obter um sistema mais eficiente, confiável, seguro, econômico e ambientalmente correto. Com o sistema hidrotérmico brasileiro demandando grande expansão ao mesmo tempo em que encontra barreiras dos altos custos econômicos e ambientais, a utilização de tecnologias de geração de energia a partir de fontes renováveis surge como uma solução viável já utilizada em vários países do mundo. No entanto, a utilização da energia gerada a partir de fontes renováveis intermitentes ainda aparece como um problema a ser solucionado. A utilização de sistemas de armazenamento de energia ajuda a garantir a estabilização da geração e o fornecimento em momentos em que a fonte de energia cessa. Com a mudança da regulamentação brasileira que diz respeito à conexão de sistemas de geração distribuída à rede das concessionárias, permitindo que os consumidores passem a fornecer energia para a rede, criou-se novos problemas relacionados ao fluxo inverso da energia sendo injetada e também à melhor forma de utilização dessa energia. O principal objetivo deste trabalho é estudar e implementar um sistema de micro geração distribuída com armazenamento de energia, conectado a uma rede elétrica inteligente. Neste sentido, este trabalho mostra o projeto e implantação de um sistema real de geração distribuída com armazenamento de energia e cargas prioritárias conectado à rede de distribuição em baixa tensão e desenvolve um sistema de supervisão e controle remotos que busca automaticamente o melhor uso da energia gerada/armazenada reconfigurando o sistema em tempo real. Os testes foram realizados de modo a avaliar a correta identificação dos modos de operação pelo sistema de controle e supervisão e a configuração dos dispositivos – controlador de carga e inversores; sendo que a análise foi realizada através da resposta do sistema com medições dos parâmetros de corrente e tensão dos painéis fotovoltaicos, do sistema de armazenamento de energia, dos inversores, da rede de distribuição e da carga de um veículo elétrico. Como resultado, foram observados todos os parâmetros de decisão sendo identificados e os consequentes modos de operação sendo executados corretamente.

Abstract: Nowadays the smart grid concept is seen as the primary means to achieve a more efficient, reliable, safe, economical and environmentally friendly power system. As Brazilian hydrothermal generation system requires huge investments while have economic barriers and high environmental costs; the use of power generation technologies from renewable sources emerges as a viable solution already used in many countries worldwide. However, the use of energy generated from renewable intermittent sources still appears as a problem to be solved. On the other hand, the use of energy storage systems helps to ensure the stabilization of generation from renewable sources. With the change of the Brazilian regulation with regard to the connection of distributed generation in the distribution grid, allowing consumers start to supply power to the grid, creating new problems related to the reverse power flow and also the optimal use of this energy. The main objective of this work is to study and implement a system of micro distributed generation with energy storage, connected to a smart grid. In this way, this work shows the design and implementation of a real system with distributed generation (photovoltaic panels) and energy storage connected to the low voltage distribution system with priority loads and develops remote monitoring and control's system that automatically search the best use of the energy generated / stored reconfiguring the system in real time. The tests were performed in order to assess the correct identification of operation's modes to the control and supervision system and device configuration - charge controller and inverters; and the analysis was performed by measuring the system response with the parameters of voltage and current of photovoltaic panels, the energy storage system, the inverters, distribution network and the charge of an electric vehicle. As a result, all decision parameters are identified and the resulting operating modes were observed running correctly.