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Tipo: Dissertação
Título: Otimização econômica do sitema de gerenciamento distribuído de energia de microrredes CA
Autor(es): Ces, Natália Pimentel Lado
Orientador: Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Palavras-chave: Microrredes (Redes elétricas inteligentes);Despacho econômico;Consenso;Difusão;Difusão Exata
Data do documento: 2023
Citação: CES, Natália Pimentel Lado. Otimização econômica do sitema de gerenciamento distribuído de energia de microrredes CA. 2023. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: As redes elétricas estão passando por um período de transição significativa na geração e uso de energia elétrica, o que implica na necessidade de mudanças normativas e tecnológicas. Dentre os aspectos que marcam essa transformação, verifica-se a difusão de recursos energéticos distribuídos, a maior necessidade de tecnologias de comunicação e o papel mais ativo do consumidor. Nesse contexto, destacam-se as microrredes, que agregam as mais recentes tecnologias de rede, marcando os novos modelos de sistemas de distribuição de energia elétrica. A natureza distribuída e variada dos recursos energéticos de uma microrrede demanda por gerenciamento do fluxo de energia entre os recursos energéticos distribuídos e cargas para otimizar o desempenho geral do sistema. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados do uso de três métodos de otimização distribuída, Consenso, Difusão e Difusão Exata, aplicados para a solução do despacho ótimo de uma microrrede em cenários distintos. Esses métodos apresentam características mais compatíveis ao novo modelo de sistemas elétricos e os seus desempenhos são comparados a fim de verificar as características mais vantajosas quanto ao aspecto de parâmetros de esforço computacional, velocidade de convergência e privacidade da informação. Além disso, os métodos são aprimorados para garantir melhor desempenho e equilíbrio dos recursos distribuídos por meio de técnicas que tornam os métodos mais robustos e contribuem para um menor esforço computacional do processo ao diminuir o número de iterações necessárias até a convergência. Os métodos de otimização demonstraram resultados adequados em diferentes cenários propostos e foram, então, implementados para o planejamento de abastecimento de cargas durante 24 horas a partir de previsões de geração renovável e carga. O método de Difusão mostrou-se eficiente em ambos os modos de operação da microrrede, ilhado e conectado, com poucas iterações e boa velocidade de convergência, além de requerer um menor esforço computacional analisado a partir do número de iterações até a convergência e número de operações por iteração. Para Difusão Exata, verificou-se uma mudança de padrão de acordo com o modo de operação da microrrede e com a matriz de pesos utilizada, sendo suas características mais favoráveis quanto aos aspectos de velocidade de convergência e esforço computacional no modo ilhado, com as matrizes Hasting Rules e Averaging Rule. Por fim, o Consenso apresentou características de velocidade de convergência inferiores aos demais métodos no modo ilhado, diferentemente do modo conectado em que se aproximou da Difusão.
Abstract: Electric grids are undergoing a period of significant transition in the generation and use of electric energy, which implies the need for regulatory and technological changes. Among the aspects that mark this transformation, there is the diffusion of distributed energy resources, the greater need for communication technologies and the more active role of the consumer. In this sense, microgrids stand out, the most recent grid technologies, marking the new models of electric power distribution systems. The distributed and varied nature of the energy resources of a microgrid demands management of the flow of energy between distributed energy resources and loads to optimize overall system performance. In this sense, this work aims to present three distributed optimization methods, Consensus, Diffusion and Exact Diffusion, applied to solve the optimal dispatch of a microgrid in different scenarios. These methods present characteristics more compatible to the new model of electrical systems and their performances are compared in order to verify the most advantageous characteristics regarding the aspect of parameters of computational effort and information privacy. In addition, the methods are improved to ensure better performance and balance between distributed resources through techniques that make the methods more robust and contribute to a lower computational effort in the process. The proposed optimization methods showed adequate results in different scenarios and were then implemented for 24-hour load supply planning based on renewable generation and load forecasts. The Diffusion method proved to be efficient in both the islanded and connected microgrid operation modes, with few iterations and good convergence speed, in addition to requiring little computational effort analyzed from number of iterations to convergence and number of operations per iteration. For Exact Diffusion, there was a pattern change according to the microgrid’s operating mode and the weight matrix used, its characteristics being more favorable in terms of convergence speed and computational effort in islanded mode with Hasting Rules and Averaging Rules matrices. Finally, the Consensus presented characteristics of speed of convergence and computational effort much lower than the other methods in the islanded mode, unlike the connected mode in which it approached the Diffusion.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/74134
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