Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37926| Título: | Operação descarregada de grandes plantas fotovoltaicas baseada na abordagem mestre-escravo |
| Título(s) alternativo(s): | De-loaded operation of large photovoltaic plants based on master-slave approach |
| Autor(es): | Menezes, João Gabriel Melo de |
| Orientador(es): | Oliveira, Ricardo Vasques de |
| Palavras-chave: | Geração de energia fotovoltaica Energia - Fontes alternativas Algorítmos Photovoltaic power generation Renewable energy sources Algorithms |
| Data do documento: | 17-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | MENEZES, João Gabriel Melo de. Operação descarregada de grandes plantas fotovoltaicas baseada na abordagem mestre-escravo. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | A geração fotovoltaica tem se firmado como uma das principais alternativas de energia renovável no cenário global, impulsionada pela queda nos custos de instalação, avanços tecnológicos e políticas de incentivo à sustentabilidade. No Brasil, esse crescimento é evidente: a potência instalada saltou de 14 MW em 2014 para mais de 38 GW em 2024, evidenciando o enorme potencial da fonte solar. No entanto, esse avanço também traz desafios. Um dos principais desafios está relacionado à operação das grandes plantas fotovoltaicas, que ao operarem continuamente no ponto de máxima potência, não conseguem manter uma margem de potência ativa, limitando sua capacidade de oferecer serviços ancilares, como regulação de frequência e resposta inercial. Esse cenário se torna ainda mais crítico quando há variações rápidas de irradiância solar provocadas por nuvens, comprometendo a estabilidade dos sistemas elétricos. Diante disso, este trabalho propõe uma estratégia de operação descarregada baseada na técnica mestre-escravo. Nessa abordagem, parte das unidades fotovoltaicas opera no modo tradicional com algoritmo MPPT e serve de base para estimar o MPP das demais UFVs, que operam em modo de reserva de potência com controle FPPT. Para testar essa proposta, foi simulada uma planta fotovoltaica com 49 UFVs utilizando as ferramentas MATLAB® e Simulink®. Foram avaliados diversos cenários, considerando variações na potência nominal das UFVs, diferentes níveis de cobertura de nuvens, velocidades de movimentação das sombras, distribuições espaciais e margens de descarregamento. A performance do sistema foi analisada com base no erro quadrático médio das estimativas de potência e na precisão do controle da margem de potência ativa. Os resultados obtidos foram bastante promissores. Em um dos cenários mais desafiadores, com 30% de cobertura de nuvens, a planta conseguiu manter a margem de potência ativa muito próxima do valor de referência de 10%, com RMSE de apenas 0,508%, demonstrando excelente desempenho do controle. A estimativa do MPP também apresentou boa precisão, com erros médios inferiores a 0,276 MW, mesmo diante de condições climáticas adversas. Esses resultados reforçam que a abordagem proposta é uma solução prática, eficiente e de baixo custo para integrar grandes plantas fotovoltaicas aos serviços ancilares, contribuindo para um sistema elétrico mais estável e confiável. |
| Abstract: | Photovoltaic energy has emerged as one of the leading alternatives for renewable energy generation worldwide, driven by decreasing installation costs, technological advancements, and sustainability policies. In Brazil, this growth is particularly remarkable: the installed capacity increased from 14 MW in 2014 to over 38 GW in 2024, highlighting the enormous potential of solar power. However, this rapid expansion brings important challenges. One of the most critical issues lies in the operation of large-scale photovoltaic plants, which, when operating at their maximum power point, cannot maintain a margin of active power, limiting their ability to provide ancillary services such as frequency regulation and inertial response. The situation becomes even more complex under rapidly changing solar irradiance conditions caused by moving clouds, which can compromise grid stability. To address this problem, this work proposes a de-loaded operation strategy based on the master-slave approach. In this method, part of the photovoltaic units operates in traditional MPPT mode and serves as a reference to estimate the MPP of other PVs operating in reserve mode using the FPPT algorithm. The proposed solution was tested through simulations of a photovoltaic plant composed of 49 PV units, using MATLAB® and Simulink® tools. Several operational scenarios were evaluated, including variations in PV nominal power, different cloud coverage levels, shadow movement speeds, spatial distributions, and de-loading margins. System performance was analyzed based on the root mean square error of the estimated MPP and the accuracy of active power margin control. The results were promising. In one of the most challenging scenarios, with 30% cloud coverage, the system maintained the active power margin very close to the 10% reference, achieving an RMSE of only 0.508%, demonstrating excellent control performance. The MPP estimation also showed good accuracy, with average errors below 0.276 MW, even under adverse weather conditions. These findings indicate that the proposed strategy is a practical, efficient, and low-cost solution to enable large PVFs to contribute effectively to ancillary services, improving power system stability and reliability. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37926 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Elétrica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| descarregadaplantasfotovoltaicasabordagem.pdf | 3,73 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
