As incertezas associadas ao uso de fontes renováveis elevam sobremaneira o grau de complexidade do controle de despacho do sistema. Além disso, o controle de despacho implica em consequências diretas sobre a operação econômica e eficiente do sistema, além de afetar diretamente a taxa de degradação do banco de baterias. O controle de despacho se torna ainda mais crucial devido ao fato de que pequenas variações na estratégia de controle implicam em grandes alterações de desempenho do sistema [3].
Esta tese aborda aspectos e componentes fundamentais que formam parte de uma microrrede isolada e que tem impacto direto na sua operação confiável e eficiente assim como na sua viabilidade técnico econômica.
O primeiro componente está relacionado às fontes de geração disponíveis, ti- picamente de natureza intermitente e de como explorar suas curvas de geração e os graus de complementariedade entre elas, de forma a prover uma fonte equivalente com a maior potência firme possível. Considerando que em sistemas isolados a ener- gia é um bem precioso, a sua exploração deve seguir padrões ótimos e de eficiência.
O segundo componente, considerado de alta criticidade, é o armazenamento de energia em sistemas isolados, devido à necessidade de manter em todo momento o balanço geração–carga, ainda que na presença de fontes intermitentes de geração.
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sistema de gerenciamento ótimo para sistemas híbridos isolados com fontes renováveis não convencionais diversificadas, com uma topologia de banco de baterias e modelo mais acurado que, em conjunto, permitam uma operação anualizada mais econômica e mais realística do sistema.
1.2.1 Objetivos Específicos
• Contribuir para a exploração ótima de recursos maremotrizes, tanto como fonte única, assim como em forma híbrida com outras fontes renováveis já conhecidas (eólica e solar FV):
– Verificar as características da geração unicamente maremotriz através da operação ótima de uma central de geração maremotriz, usando como estudo de caso o estuário do Bacanga, em São Luís-MA;
– Estudar os efeitos da composição da geração maremotriz com outras fontes renováveis (eólica e solar FV) para a identificação de padrões de comple- mentariedade da geração em microrredes isoladas.
• Propor um modelo de sistema de armazenamento dual, ou seja, um sistema de ar- mazenamento composto por baterias chumbo-ácido, mas que seja particionado de tal maneira que cada um dos subsistemas possa dispor de suas próprias atri- buições e suas próprias estratégias de operação. Desta forma pretende-se maximi- zar a vida útil de todo o sistema de armazenamento através de um gerenciamento mais efetivo, que permita alocar estratégias de operação específicas e que estejam em conformidade com as atribuições dadas a cada uma das partições;
• Investigar os efeitos da diversificação da matriz energética da microrrede, ao in- cluir outras fontes renováveis que possuam menor grau de incertezas – especifi- camente hidrocinéticas maremotrizes;
• Verificar os impactos positivos, especialmente sobre o uso do sistema de arma- zenamento e do gerador à diesel, da adição de fontes renováveis que possuam menor grau de incerteza ao sistema;
• A identificação de características convergentes entre fontes de energia diversifi- cadas e o sistema de armazenamento que agregam ao sistema como um todo importantes propriedades e benefícios.
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1.2.2 Contribuições do Trabalho
Considerando as oportunidades decorrentes das constatações observadas na operação de microrredes reais no Brasil e no exterior assim como os trabalhos reporta- dos na literatura recente, este trabalho pode contribuir objetivamente com:
• uma metodologia para a operação ótima de uma mono-fonte maremotriz - Em- bora o potencial energético maremotriz seja bastante promissor especialmente para sua utilização no contexto de micro geração, a proliferação do uso desta fonte ainda necessita de análises mais aprofundadas sobre a operação ótima das centrais de geração maremotrizes. Para isso torna-se necessária a investigação so- bre a melhor configuração e estratégias de operação que permitam o uso eficiente desta fonte.
• uma metodologia de análise que seja mais realista do sistema de armazena-
mento – A literatura recente e os exemplos reais instalados pelo mundo sina-
lizam que as baterias eletroquímicas ainda são a opção economicamente mais viável para aplicações em microrredes. Apesar desta realidade, as ferramentas computacionais existentes para análise de microrredes costumam utilizar mode- los demasiadamente simplificados destes componentes, o que pode invalidar a análise;
• uma análise mais realista dos efeitos da modelagem das baterias sobre os as-
pectos econômicos do sistema– Uma das principais consequências decorrentes
de uma modelagem simplista das baterias é a indução a uma análise financeira equivocada do sistema. Este aspecto se torna ainda mais crítico pelo fato de que o sistema de armazenamento corresponde a uma parcela significativa tanto do custo de capital quanto, em especial, dos custos de O&M;
• uma análise que seja capaz de considerar os efeitos da degradação das baterias
sobre os seus parâmetros elétricos – À medida em que as baterias envelhecem,
a capacidade de armazenamento de energia é comprometida. Isso implica em consequências diretas sobre os outros componentes do sistema, como por exem- plo, o gerador diesel, que deverá ser mais requisitado. Esta situação produz um impacto direto sobre os custos de O&M do sistema e, portanto, não deve ser ig- norada;
• uma proposta de modelo de sistema de armazenamento dual – Dado que as microrredes isoladas impõem um regime de operação bastante severo às baterias, uma arquitetura que permita o particionamento do banco de baterias de forma que cada um dos subsistemas possa dispor de suas próprias atribuições e suas próprias estratégias de operação pode permitir um uso mais eficiente de todo o
Capítulo 1. Introdução 15
sistema de armazenamento, maximizando a sua vida útil. Esta melhoria deverá ser refletida na forma de ganhos financeiros a todo o sistema;
• uma investigação sobre os efeitos da diversificação da matriz energética da mi-
crorrede– Um dos maiores desafios do sistema de gerenciamento energético de
uma microrrede está em tomar decisões operacionais eficientes em um ambiente de incertezas associadas à geração. A inclusão de fontes renováveis que possuem menor grau de incertezas, desde que operadas adequadamente, pode contribuir significativamente para a operação mais eficiente do sistema.
A partir destes tópicos, espera-se contribuir com a evolução das ferramentas de análise e das estratégias de operação de microrredes, especialmente no contexto de microrredes isoladas.
Embora as contribuições apresentadas estejam inseridas em um contexto de mi- crorredes isoladas, é possível supor que tais contribuições sejam igualmente benéficas para o contexto de microrredes conectadas a uma rede principal. Em relação à inser- ção de fontes hidrocinéticas maremotrizes à matriz energética da microrrede, espera-se observar os efeitos da redução das incertezas na geração que esta fonte pode propor- cionar. Isso significa que as contribuições esperadas não se tornam restritas à geração maremotriz, mas que continuarão sendo válidas para o uso de outras fontes que sejam igualmente capazes de reduzir as incertezas na matriz de geração.