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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AAHPD9| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Dynamic modeling of a compressed air energy storage system in a grid connected photovoltaic plant |
| Authors: | Ahmad Arabkoohsar |
| First Advisor: | Ricardo Nicolau Nassar Koury |
| First Co-advisor: | Luiz Machado |
| First Referee: | Ralney Nogueira de Faria |
| Second Referee: | Raphael Nunes de Oliveira |
| Third Referee: | Antônio Carlos Lopes da Costa |
| Abstract: | O principal problema de usinas de energia renováveis é a intermitência da fonte de energia. Portanto, as variações instantâneas da demanda de energia não poderia ser devidamente recuperado. Para resolver este problema, a melhor solução parece estar empregando sistemas de armazenamento de energia e recuperar a energia armazenada no momento da demanda. Entre todos os sistemas de armazenamento de energia possíveis, sistema de armazenamento de energia de ar comprimido (CAES) é o candidato mais eficiente, devido à sua alta eficiência, menor custo de capital e ser ambientalmente amigável. Apesar de enormes obras numéricos, teóricos e experimentais realizados em tecnologia CAES, modelagem dinâmica de um sistema CAES em uma usina com fonte de energia renovável com as flutuações reais nunca foi estudada. Por outro lado, o Brasil encontra-se entre os principais países do mundo em termos de recepção de irradiação solar, e prestar atenção ao fato que nao muitas usinas de energia solar nao foram instalados no país, no entanto, esta tese apresenta uma modelagem dinâmica de um sistema CAES em uma grade escala planta fotovoltaica (PV) conetado ao rede no Brasil. Para este sistema de geração de energia, mostra-se que um sistema CAES com capacidade de 50 MW para uma fazenda PV com capacidade de 100 MWp e uma estratégia de vendas de eletricidade igual a 70% da sua produção média instantaneamente-mensal pode eficientemente amortecer as rampas de energia de a usina de energia e minimizar as multas financeiras que usina podem ser expostos a devido à sua rampas acentuadas. No entanto, concluiu-se também que este sistema de geração de energia pode ser melhorada em termos de eficiencia de energia e exergia se tem uma fonte adicional de energia paralelo à produção dele. Como resultado, a possibilidade de utilizar a potência de saída de uma estação de reduzir de pressão de gás natural, também conhecida como a city gate station (CGS), juntamente com o primeiro sistema de geração de energia é estudada. Os resultados das simulações provar que não só as eficiências de energia e exergia da usina aumentar consideravelmente, mas também a capacidade do sistema CAES diminui ea estratégia de venda de energia da usina é modificado consideravelmente |
| Abstract: | The main problem of renewable energy power plants is the intermittency of the source of energy. Therefore, instantaneous variations of power demand could not be properly recovered. For overcoming this problem, the best solution, by far, seems to be employing energy storage systems and reclaiming the stored energy by the time of demand. Among all possible energy storage systems, compressed air energy storage (CAES) system is the most efficient candidate due to its high efficiency, lower cost of capital and being environmentally friendly. In spite of huge numerical, theoretical and experimental works conducted on CAES technology, dynamic modelling of a CAES system in a renewable energy source power plant with actual fluctuations has never been studied. On the other hand, as Brazil lies among top countries of the world in terms of solar irradiation reception, and pay attention to the fact that not many solar power plants have been installed in the country yet, this thesis presents a dynamic modeling of a CAES system in a large scale grid connected photovoltaic (PV) plant in Brazil. For this power generation system, it is shown that a CAES system with 50 MW capacity for a PV farm with 100 MWp capacity and a power sales strategy of equal to 70% of its monthly-instantaneously averaged energy production can efficiently damp the power ramps of the power plant and minimize the financial fines that power plant can be exposed to due to its sharp ramps. However, it was also concluded that this power generation system can be enhanced in terms of energy and exergy performance if there is an extra source of energy parallel to the power plant output. As a result, the feasibility of utilizing the power output of a power productive natural gas pressure drop station, also known as city gate station (CGS), along with the first power generation system is studied. The results of simulations prove that not only the energy and exergy efficiencies of the power plant increase considerably, but also the CAES system capacity decreases and the power sales strategy of the power plant is modified considerably. |
| Subject: | Geração de energia fotovoltaica Ar comprimido Energia Fontes alternativas Engenharia mecânica |
| language: | Inglês |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AAHPD9 |
| Issue Date: | 18-Apr-2016 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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