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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34160| Título: | Avaliação da variabilidade de potência de um sistema híbrido eólico- fotovoltaico de geração centralizada |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of power variability in a centralized generation hybrid windphotovoltaic system |
| Autor(es): | Zanoelo, Otavio Augusto |
| Orientador(es): | Oliveira, Ricardo Vasques de |
| Palavras-chave: | Geração de energia fotovoltaica Energia - Fontes alternativas Energia eólica Photovoltaic power generation Renewable energy sources Wind power |
| Data do documento: | 11-Out-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | ZANOELO, Otavio Augusto. Avaliação da variabilidade de potência de um sistema híbrido eólico- fotovoltaico de geração centralizada. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023. |
| Resumo: | A crescente demanda por energia elétrica, aliada a preocupações ambientais, tem impulsionado o uso de fontes renováveis de energia na matriz elétrica, sendo destaque a geração solar-fotovoltaica e a geração eólica. As fontes energéticas eólicas e fotovoltaicas têm sido avaliadas como as mais promissoras e economicamente atrativas e, devido a sucessivos avanços tecnológicos, passaram a ser empregadas largamente em diversos países, representando uma parcela importante da capacidade instalada e possuindo diversas plantas de grande porte como destaque. Entretanto, a geração de energia por estas fontes depende diretamente da irradiação solar e velocidade do vento, que possuem um comportamento estocástico, resultando na maior variabilidade da potência gerada e, consequentemente, podendo introduzir problemas na qualidade da energia elétrica e afetar a operação segura e estável do sistema elétrico de potência. As variações de potência citadas podem ser classificadas pela escala de tempo em que ocorrem, sendo ditas variações de curta-duração para as que ocorrem na escala de segundos e minutos, e variações de longa-duração para as que ocorrem na escala de horas a dias. Em decorrência dos problemas introduzidos pela variabilidade de potência, soluções devem ser empregadas para mitigar os efeitos, sendo a conexão híbrida destes sistemas uma alternativa. A geração híbrida de sistemas fotovoltaicos com sistemas eólicos torna-se uma solução para a mitigação da variabilidade de potência ocasionada por uma planta fotovoltaica ou por uma planta eólica, dada as características de complementaridade entres estes dois recursos, de forma que a conexão híbrida melhoraria a confiabilidade e resultaria na operação mais econômica. Contudo, diante do exposto, é necessário quantificar como a planta híbrida de um sistema fotovoltaico com eólico reduziria as variações de potência em relação aos sistemas individuais, de forma a avaliar as magnitudes de variação de potência e taxas de variação de potência dos três sistemas de grande porte. A avaliação dos sistema híbrido eólico-fotovoltaico é realizada por meio de simulações em MATLAB® e Simulink considerando modelos de plantas fotovoltaicas e eólicas que possuem um comportamento realista. Os sinais de irradiação solar são gerados considerando a teoria fractal para emular o sombreamento causado por nuvem. As velocidades de vento utilizadas são originárias de dados medidos, sendo estes emulados de forma a introduzir os efeitos de atraso de tempo e amortecimento. Dessa forma, as variações de potência dos sistemas foram avaliadas para diferentes condições, em que no cenário de maior variação máxima de potência percentual observado, a planta híbrida apresentou uma variação máxima de 15,67% enquanto que a planta fotovoltaica apresentou 28,05%, ou seja, a conexão híbrida mitiga as variações de potência. Assim, com os resultados será possível verificar os cenários em que o sistema híbrido será capaz de mitigar as variações de potência quando comparado com os sistemas individuais. |
| Abstract: | The growing demand for electric energy, coupled with environmental concerns, has increased the use of renewable sources of energy on the electric matrix, with solarphotovoltaic and wind generation being the most notable. The wind and photovoltaic energy sources have been evaluated as the most promising and economically attractive and, due to successive technological advances, it has become widely used at several countries, representing an important portion of installed capacity and with several large plants as highlight. However, the generation of energy from these sources depends directly on solar irradiation and wind speed, which have a stochastic behavior, resulting in greater variability in the power generated and, consequently, can cause problems in the quality of electricity and affect the safe and stable operation of the electrical power system. The aforementioned power variations can be classified according to the time scale which it occurs. Short-time variations are those that occur on the scale of seconds and minutes, and long-time variations are those that occur on the scale of hours to days. As a result of the problems introduced by the power variability, solution has been adopted to mitigate the effects, being the hybrid connection of these systems an option. The hybrid generation of a photovoltaic system with a wind system is a solution to mitigate the power variability caused by a photovoltaic power plant or a wind power plant, given the complementary characteristics of these two resources, in such a way that the hybrid connection would improve reliability and result in more economical operation. However, it is necessary to quantify how the hybrid power plant of photovoltaic with wind system reduces the power variations in relation to the single system, in order to evaluate the power variations magnitudes and power variation rates of the three large systems. The evaluation of the wind-photovoltaic system is performed using simulations on MATLAB® and Simulink considering photovoltaic and wind power plants models that have realistic behavior. The solar irradiation signals are generated using fractal theory to emulate the shading caused by clouds. The wind speeds used are originals from measured data, which are emulated in order to introduce the effects of time delay and damping. In this way, the power variation of the systems was evaluated for different conditions, where in the scenario with the bigger maximum percentage power variation observed, the hybrid power plant showed a maximum variation of 15,67%, while the photovoltaic power plant showed 28,05%, this means that the hybrid connection mitigate the power variation. With these results, it will be possible to verify the scenarios in which the hybrid system will be able to mitigate power variations when compared to the single systems. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34160 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Elétrica |
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