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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AZ3LDN| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Modelagem matemática de uma usina fotovoltaica de pequeno porte: proposição de modelos intra-horários, direto e reverso, avaliados sob diferentes condições de nebulosidade |
| Authors: | João Vitor de Navarro Moreira |
| First Advisor: | Matheus Pereira Porto |
| First Co-advisor: | Braz de Jesus Cardoso Filho |
| First Referee: | Marcio Fonte Boa Cortez |
| Second Referee: | Cristiana Brasil Maia |
| Third Referee: | Luís Guilherme Monteiro Oliveira |
| Abstract: | A tecnologia fotovoltaica é uma das alternativas de geração de eletricidade que mais tem contribuído para o crescimento da componente renovável da matriz elétrica mundial. A fonte é incentivada em muitos países. O governo do Brasil promove a expansão da tecnologia por meio de leilões, além de, recentemente, ter regulamentado a modalidade de produção descentralizada de energia elétrica por parte do consumidor. A chamada geração distribuída tem experimentado um crescimento exponencial no país, tendo a energia fotovoltaica como a fonte utilizada na maioria dos projetos.O presente trabalho está inserido nesse contexto,apresentando a modelagem matemática da parte de geração de uma usina fotovoltaica através de dois modelos. O primeiro, chamado de modelo direto, é aplicado para estimar a potência elétrica produzida pelo módulo fotovoltaico a partir de parâmetros ambientais, incluindo a radiação solar. O modelo pode ser utilizado no monitoramento, em tempo real, do desempenho de usinas fotovoltaicas. O segundo, chamado de modelo reverso, é aplicado para estimar a radiação solar a partir de tensão e corrente do módulo fotovoltaico. O modelo é uma forma alternativa de obter a radiação solar incidente em locais que não dispõem de outros meios para medir a grandeza. Ambos os modelos, propostos para uma resolução temporal maior que horária, são avaliados sob diferentes condições de nebulosidade através de dados de uma usina fotovoltaica de pequeno porte localizada na cidade de Belo Horizonte, Brasil. O resultado indica que os modelos direto e reverso são adequados aos objetivos propostos de estimar potência elétrica e radiação solar.O erro não sistemático é inferior 15% para condições de céu claro e céu parcialmente nublado. O valor é maior apenas para condição de céu nublado. O resultado também indica tendências opostas para a resposta de cada modelo. O erro sistemático é positivo para o modelo direto e negativo para o modelo reverso, revelando que o primeiro tende a sobrestimar a resposta ao passo que a resposta tende a ser subestimada pelo segundo. Os dois modelos ainda apresentam resultados que são semelhantes. Os valores de erro sistemático, erro não sistemático, erros absolutos médio e máximo e desvio padrão são próximos, indicando que a estimativa da radiação solar a partir de tensão e corrente do módulo fotovoltaico é tão possível quanto é possível estimar potência elétrica produzida pelo módulo fotovoltaico a partir de parâmetros ambientais |
| Abstract: | The photovoltaic technology is an alternative to generate energy that has a major contribution on the growing share of renewable sources in the overall energy production market. Its development is encouraged in several countries. The Brazilian government develops the technology through public auctions and, recently, regulated the possibility for consumers generate their own energy. On-site generation has exponentially increased its presence in the country, having photovoltaic technology as the source for most of the projects. In this context, this work presents the mathematical modelling of a photovoltaic power plants generation stage throughout two models. The first one, called direct model, is applied to predict the power output from a photovoltaic module given environment parameters, such as solar radiation. The model can be used in real-time monitoring of photovoltaic power plants. The second one, called reverse model, is applied to predict the solar radiation given the photovoltaic modules voltage and current. The model is an alternative way to obtain solar radiation incident where there is no other method to measure it. Both models,proposed for a time resolution greater than hourly, are evaluated for different cloudiness conditions by comparison to data acquired from a small-scale photovoltaic power plant located in Belo Horizonte, Brazil. The results indicate that direct and reverse models are appropriated as prediction methods for power output and solar radiation. The non-systematic error is smaller than 15% on clear sky and cloudy sky. The number is larger only for overcast conditions. The results also indicate opposite tendencies for each models response.The systematic error is positive for direct model and negative for reverse model, revelling that the first one tends to overestimate the response while the response tends to be underestimate by the second one. The two models yet present similar results. The values of systematic error, non-systematic error, maximum and average absolute errors and standard deviation are close figures, indicating that predict solar radiation given the photovoltaic modules voltage and current is just as possible as predict the power output from a photovoltaic module given environment parameters |
| Subject: | Geração de energia fotovoltaica Modelagem matemática Engenharia mecânica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AZ3LDN |
| Issue Date: | 26-Feb-2018 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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