Impacto da geração fotovoltaica nas receitas da distribuidora considerando a vida útil dos transformadores
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Impact of photovoltaic generation on the allowed revenue of the utilities considering the lifespan of transformers
Primeiro orientador
Membros da banca
Elizete Maria Lourenço
Carlos Barreira Martinez
Marcelo Azevedo Costa
Victor Flores Mendes
Carlos Barreira Martinez
Marcelo Azevedo Costa
Victor Flores Mendes
Resumo
As políticas regulatórias em favor de maior adoção de fontes de energia renováveis, juntamente com o aumento significativo de novas instalações, impulsionam uma integração crescente da geração distribuída (GD) em redes de distribuição. Para que os reguladores promovam a integração da GD de acordo com os objetivos da política, o impacto da GD nos diferentes custos de distribuição deve ser identificado e analisado quantitativamente.
A GD afeta o planejamento e a operação da rede de distribuição, e, consequentemente, os custos de rede podem ser maiores ou menores em comparação com um cenário de rede tradicional. Nesse sentido, esta tese avalia o efeito da geração fotovoltaica (FV), com e sem armazenamento de energia, no envelhecimento dos transformadores aéreos de distribuição e na receita permitida das distribuidoras que impactam os reajustes tarifários. É proposta uma metodologia baseada no cálculo da taxa de depreciação e substituição de transformadores em função do envelhecimento dos transformadores. Diferentes níveis de penetração de geração FV são considerados por meio de um fluxo de carga probabilístico que usa o método de simulação de Monte Carlo: a aleatoriedade da carga, irradiação solar, localização dos sistemas fotovoltaicos e temperatura ambiente são modelados. Três índices são definidos para representar os efeitos e conduzir a discussão. A suportabilidade da rede é analisada em relação aos impactos de sobrecorrente nas linhas e à sotrensão nas barras de carga. Um estudo de caso real baseado em alimentadores representativos de uma concessionária de distribuição no Sudeste do Brasil é conduzido por simulações computacionais. Os resultados indicam que o efeito da geração FV sem armazenamento causa aumento no reajuste de receitas em penetrações superiores a 30%. Os sistemas FV com armazenamento causam redução do reajuste de receitas em relação ao cenário-base. As sobretensões podem limitar a geração FV em níveis de penetração elevados, não sendo as sobrecorrentes um grande problema.
Abstract
Regulatory policies in favor of greater use of renewable energy sources, together with a significant increase of new facilities, drive a growing integration of distributed generation (DG) in distribution networks. For regulators to promote integration of DG in accordance with policy objectives, the impact of DG on different distribution costs must be identified and analyzed quantitatively.
GD affects the planning and operation of the distribution network and, consequently, network costs may be higher or lower compared to a traditional network scenario. This thesis evaluates the effect of photovoltaic (PV) generation, with and without energy storage, on the aging of overhead distribution transformers and on the allowed revenue of utilities that defines tariff readjustments. A methodology based on the calculation of the depreciation rate of assets and replacement of transformers as a function of transformers’ aging is proposed. Different penetration levels of PV generation are considered by means of a probabilistic load flow using the Monte Carlo simulation method: load randomness, solar irradiation, location of the PV systems and ambient temperature are modeled. Three indexes are defined to represent the effects and lead the discussion. The network hosting capacity is analyzed in relation to overvoltage and overcurrent impacts. A real case study based on representative feeders of a distribution utility in the Southeast of Brazil is conducted by computer simulations. Results indicate that the effect of PV generation without energy storage increases revenue readjustments when penetration is over 30%. PV systems with storage reduce revenue readjustments in relation to the basic scenario. Overvoltages may limit PV generation at high penetration levels, overcurrents not being a major problem.
Assunto
Engenharia elétrica, Geração de energia fotovoltaica, Transformadores elétricos
Palavras-chave
Geração fotovoltaica, Envelhecimento do transformador, Receita permitida da distribuidora, Reajuste tarifário de energia