0.3. ESTADO DE LA CUESTIÓN
0.4.1. Marco conceptual
A rotina principal de otimização (“OtimizadorPPAL.m”) é um script de Matlab que faz a configuração e uso do algoritmo de otimização. Seu código está no Anexo A e compreende três etapas: Carregamento de dados, configuração de otimizador e otimização.
Para o carregamento de dados são usados seis scripts de apoio, onde o usuário tem que configurar todos os dados dos dispositivos (DD) da microrrede em análise e dados do local (DL), o código destes scripts deve ser modificado pelo usuário para cada estudo de caso. Estes scripts são:
1. “DadosFotovoltaico.m”: aqui são inseridos todos os dados referentes ao sistema fotovoltaico, ver Tabela 3.8.
2. “DadosEolica.m”: contém os dados do sistema eólico, ver Tabela 3.9.
3. “DadosBateria.m”: aqui devem estar os dados do sistema de armazenamento com baterias, ver Tabela 3.10.
4. “DadosMicroturbina”: contém os dados do sistema de microturbinas a gás, ver Tabela 3.11. nesta rotina é carregado o mapa de eficiência da microturbina (“MAPTURB.mat”) que contém os dados numéricos do mapa.
5. “DadosRedeExterna.m”: os dados referentes a rede externa são inseridos aqui, ver Tabela 3.12.
6. “CargaDadosLocal.m”: este tem a função de importar os históricos do clima e a demanda do usuário que estão armazenados numa tabela de Excel, ver Tabela 3.13. Na configuração do otimizador são criados os vetores necessários para usar a função de otimização e todas a variáveis de entrada do algoritmo “PSODiscV.m” são definidos para ser usados na etapa final de otimização.
Ao final é obtida a partícula com melhor desempenho avaliada no processo de otimização e o histórico de avaliação de todas as partículas. É importante destacar que esta partícula obtida no processo poderia não ser o ponto ótimo, pois a única maneira de garantir em 100% que o ponto ótimo seja encontrado é avaliar todas as possíveis partículas e selecionar a melhor de forma manual. Embora, o algoritmo de otimização usado poderia diminuir o número de avaliações de partículas para encontrar este ponto ótimo e dessa maneira economizar tempo de cálculo computacional.
Tabela 3.8 Variáveis a configurar do sistema fotovoltaico
Variável Nome de variável Unidade
DD.SFV.Eee Eficiência do inversor/controlador PU
DD.SFV.PV.efnom Eficiência nominal do painel PU
DD.SFV.PV.betha Coeficiente de temperatura PU/°C
DD.SFV.PV.tr Temperatura de referência dos dados nominais °C DD.SFV.PV.NOCT Temperatura normal de operação da célula do painel °C
DD.SFV.PV.area Área do painel m²
DD.SFV.Nminpv Número mínimo de painéis que pode ter o sistema Und DD.SFV.Nmaxpv Número máximo de painéis que pode ter o sistema Und DD.SFV.DeltaNpvMin Mínima mudança na quantidade de painéis Und DD.SFV.CuPFV Custo unitário do painel fotovoltaico, preço no local de projeto R$
DD.SFV.kopmFV Percentagem que relaciona os custos de investimento com os custos de
operação e manutenção PU
DD.SFV.ksubsFV Percentagem que relaciona os custos de investimento com os custos de
substituição do sistema PU
DD.SFV.NprojFV Duração do projeto fotovoltaico Anos
DD.SFV.NprojsubsFV Duração dos equipamentos tidos em conta nos custos de substituição Anos
Tabela 3.9 Variáveis a configurar no sistema eólico
Variável Nome de variável Unidade
DD.SEO.h1 Altura de medição do vento m
DD.SEO.h2 Altura do eixo da turbina eólica m
DD.SEO.z Altura sobre o nível do mar m
DD.SEO.po Densidade do ar de referência kg/m³
DD.SEO.Vvc Vetor de velocidades da curva de potência caraterística da turbina m/s
DD.SEO.Ptc Vetor de potência unitaria da curva de potência caraterística da turbina PU
DD.SEO.alpha Coeficiente caraterístico do local -
DD.SEO.Vin Velocidade do vento de entrada turbina m/s
DD.SEO.Vout Velocidade do vento de corte da turbina m/s
DD.SEO.PnSEOmin Potência mínima nominal do sistema eólico kW
DD.SEO.PnSEOmax Potência máxima nominal do sistema eólico kW
DD.SEO.DeltaPnSEO Mínima mudança na potência nominal do sistema eólico kW
DD.SEO.CuTEO Custo unitário de uma turbina eólica, entrega no local R$
DD.SFV.kocEO Percentagem que relaciona os custos da turbina com outros custos de
investimento do projeto PU
DD.SFV.kopSEO Percentagem que relaciona os custos de investimento com os custos de
operação e substituição do sistema PU
Tabela 3.10 Variáveis a configurar no sistema de baterias
Variável Nome de variável Unidade
DD.BAT.Cn Capacidade nominal do ciclo de 20 horas Ah
DD.BAT.Vn Tensão nominal V
DD.BAT.Eee Eficiência do equipamento eletrônico de carga/descarga/conexão PU
DD.BAT.Vo Tensão de circuito aberto com carga total V
DD.BAT.g Constante de proporcionalidade do eletrólito V
DD.BAT.rd Resistencia interna de descarga Ohm-Ah
DD.BAT.rc Resistencia interna de carga Ohm-Ah
DD.BAT.md Coeficiente de sobretensão por transferência de carga em descarga --
DD.BAT.mc Coeficiente de sobretensão por transferência de carga em carga --
DD.BAT.Cd Capacidade normalizada de descarga --
DD.BAT.Cc Capacidade normalizada de carga --
DD.BAT.Igas0 Corrente de gaseamento de uma bateria de 100 Ah em tensão e
temperatura nominal A
DD.BAT.Vgas0 Tensão de gaseamento nominal V
DD.BAT.Tgas0 Temperatura de gaseamento nominal °C
DD.BAT.cu Coeficiente de tensão para gaseamento --
DD.BAT.ct Coeficiente de temperatura para gaseamento --
DD.BAT.PDDc Vetor de profundidade de descarga para curva de duração da bateria PU
DD.BAT.NDCc Vetor de número de ciclos para curva de duração da bateria Ciclos
DD.BAT.TVTac Vetor de tempo de vida para curva de duração Dias
DD.BAT.Tac Vetor de temperatura ambiente para curva de duração °C
DD.BAT.Imaxd Corrente máxima de descarga da bateria A
DD.BAT.Imaxc Corrente máxima de carga da bateria A
DD.BAT.Vmaxc Tensão máxima de carregamento recomendada pelo fabricante V
DD.BAT.NbBATmim Número mínimo de baterias Und
DD.BAT.NbBATmax Número máximo de baterias Und
DD.BAT.DeltaNbBAT Mínima mudança na quantidade de baterias Und
DD.BAT.CuBAT Custo unitário de uma bateria R$
DD.BAT.kicBAT Percentagem que relaciona os custos das baterias com os custos da
interface de conexão PU
DD.BAT.kocBAT Percentagem que relaciona os custos das baterias com outros custos do
sistema PU
DD.BAT.kopmBAT Percentagem que relaciona os custos de investimento com os custos de
operação e manutenção do sistema PU
DD.BAT.NicBAT Vida útil do equipamento de controle, inversor e carregador de baterias Anos
Tabela 3.11 Variáveis a configurar do sistema de microturbinas
Variável Nome de variável Unidade
DD.MT.efelnom Eficiência elétrica nominal da microturbina PU
DD.MT.MapEf Dados do mapa de eficiência elétrica relativa da microturbina PU
DD.MT.PrComb Preço do combustível usado (Gás natural) R$/m³
DD.MT.PCIComb Poder Calorifico inferior do combustível (Gás natural) kWh/m³
DD.MT.PnMTmin Potência mínima nominal do sistema de microturbinas kW
DD.MT.PnMTmax Potência máxima nominal do sistema de microturbinas kW
DD.MT.DeltaPnMT Mínima mudança na potência nominal do sistema (potência de uma
microturbina) kW
DD.MT.CuMT Custo unitário de uma microturbina, entrega no local R$
DD.MT.kocMT Percentagem que relaciona os custos da microturbina com outros custos de
investimento do projeto PU
DD.MT.kopMT Percentagem que relaciona os custos de investimento com os custos de
operação, manutenção e substituição do sistema PU
DD.MT.NprojMT Duração da microturbina Anos
DD.MT.keixo Percentagem do valor da turbina inicial que custa trocar o eixo da turbina. PU
DD.MT.VUeixo Vida útil do eixo horas
Tabela 3.12 Variáveis a configurar da rede externa
Variável Nome variável Unidade
DL.RE.PrEEREFP Preço da energia extraída da rede externa no horário fora de ponta R$/kWh DL.RE.PrEEREP Preço da energia extraída da rede externa no horário de ponta R$/kWh DL.RE.PnomRE Potência nominal da conexão com a rede externa kW DL.RE.CnomRE Capacidade nominal contratada com a rede externa kW DL.RE.Faixas Vetor de identificação das faixas horarias - DD.RE.CuRE Custo unitário do sistema de medição, gerenciamento e monitoramento R$/kWp DD.RE.CoREF Custo fixo mensal da fatura de energia que depende da carga contratada R$
Tabela 3.13 Variáveis históricas do local importadas
ID Variável Nome Unidade
DL.Ta Histórico horário de temperatura ambiente °C
DL.Vv Histórico horário de Velocidade do vento medida m/s DL.Gt Histórico horário de Irradiância global incidente W/m²