[pt] Nos últimos anos, o Brasil tem enfrentado frequentes desafios para garantir o suprimento de energia elétrica. A produção de energia fotovoltaica tem ganhado destaque, pois a fonte solar é um recurso abundante e renovável. No entanto, no âmbito do planejamento da operação energética de médio prazo, a estimativa proveniente dos parques geradores fotovoltaicos tem caráter determinístico. Quanto à geração fotovoltaica distribuída, pouco se sabe como é feita sua consideração para os próximos anos. Nesse contexto, essa dissertação propõe uma metodologia para mensuração do impacto do potencial de geração fotovoltaica residencial no planejamento da operação energética de médio prazo. Para alcançar tal objetivo, utilizou-se a metodologia Box and Jenkins com simulação de cenários via Bootstrap, levando em consideração os níveis de irradiação solar, a área de telhado útil e a eficiência na conversão do recurso solar em eletricidade. Os principais resultados dessa dissertação são: custo total da operação, custo marginal de operação, energia armazenada, custo de déficit, risco de déficit, geração hidráulica, geração térmica, intercâmbio de energia e custo de vertimento. A consideração de cenários do potencial de geração fotovoltaica residencial reduziu o custo total da operação nos Programas Mensais da Operação Energética de janeiro/2015 e janeiro/2016, chegando a máxima redução de (7,8 por cento) e (1,5 por cento), respectivamente. Os demais resultados também foram impactados. Conclui-se que, a geração fotovoltaica residencial impacta, significativamente, o planejamento da operação energética de médio prazo, sendo necessário o desenvolvimento de outros estudos para avaliar a inserção e evolução dessa geração na matriz energética brasileira. / [en] In recent years, Brazil has faced frequent challenges to ensure the supply of electricity. The production of photovoltaic energy has gained prominence, because the solar source is an abundant and renewable resource. However, in the context of long-term energy operation planning, the estimation from photovoltaic generating parks is deterministic. As for distributed photovoltaic generation, little is known how its consideration is made for the next few years. In this context, this Master s thesis proposes a methodology for measuring the impact of the potential of residential photovoltaic generation in the planning of medium-term energy operation. In order to achieve this objective, the Box and Jenkins methodology was simulated using Bootstrap scenarios, taking into account the levels of solar radiation, the useful roof area and the efficiency in the conversion of the solar resource into electricity. The main results of this dissertation are: total cost of operation, marginal cost of operation, stored energy, cost of deficit, deficit risk, hydraulic generation, thermal generation, energy exchange and delivery cost. The consideration of scenarios of the potential of residential photovoltaic generation reduced the total cost of operation in the Monthly Energy Operation Programs of January 2015 and January 2016, reaching the maximum reduction of 7.8 percent and 1.5 percent), Respectively. The other results were also impacted. It is concluded that, residential photovoltaic generation significantly impacts medium-term energy operation planning, and it is necessary to develop other studies to evaluate the insertion and evolution of this generation in the Brazilian energy matrix.

[pt] A energia fotovoltaica é uma fonte de energia em constante expansão. Apesar de o Brasil possuir índice de irradiação solar superior aos encontrados na maioria dos países europeus, esta é uma fonte pouco explorada em nossa matriz elétrica. O governo federal por intermédio do programa Minha Casa Minha Vida (MCMV) busca proporcionar a uma ampla parcela da população de baixa renda o acesso à casa própria. Desde seu lançamento foram entregues 2,5 milhões de casas e o governo estima que para os próximos anos serão construídas mais dois milhões de novas moradias. Não há duvida da sinergia que se pode ter em aliar um programa que atenda o déficit habitacional a programas ambientais geradores de energia limpa para complementação ao sistema elétrico brasileiro. O presente trabalho tem por objetivo estimar impacto do potencial de geração de energia obtida caso houvesse a inclusão de um programa de geração de energia fotovoltaica dentro do projeto MCMV. Foram propostos seis cenários da inserção da energia fotovoltaica na operação do sistema que foram comparados com o caso de referência de janeiro de 2018. De maneira geral, a inserção da energia fotovoltaica advinda do Programa MCMV traria benefícios relevantes para o sistema brasileiro, reduzindo o custo da geração, o risco de um possível déficit, além de contribuir com a sustentabilidade, uma vez que esta fonte de energia é limpa e renovável e contribuiria socialmente para uma parcela da população que não teria dinheiro para investir em energia solar fotovoltaica. / [en] The world seeks new forms to mitigate the dependence of fossil fuels and emissions of effect gases greenhouse. The climatic changes and the possible scarcity of the oil force the search for new forms of energy generation. The solar energy, object of this work, is one of the sources of energy generation in constant expansion, according to the Global Market Outlook for Solar 2016-2020 report. Each country, including Brazil, must by means of iNDC (intended Nationally Determined Contribution) define the policies to be adopted to reduce and to remove the emissions of gases greenhouse (GHG), contributing for the Paris agreement. According to the Brazilian Atlas of Solar Energy (INPE, 2017), although Brazil to possess index of superior solar irradiation to the found ones in the majority of the European countries, it is a power plant little explored, currently in the electrical matrix corresponds only the 0.93 GW, which corresponds, 0.59 percent of all electrical matrix (ANEEL, 2018), but its projection for 2024 indicates to a growth of 7 GW, around 3.3 percent (EPE, 2015b) of all the electrical matrix. Brazil tends to become more competitive in the solar market, since there is the attempt to purify the silicon, here in Brazil, at UNICAMP, that is, avoiding to export raw materials to import after the silicon purified. Parallel to the growth of photovoltaic energy, Brazil has the MCMV program that aims to facilitate the access to the property of the less wealthy classes of society, the program has since delivered more than 2.5 million homes and estimates the hiring of more two million. The program does not aim at the rational use of the matrix, it is mainly concerned with the issue of housing shortages in the country. Despite, it is glimpsed possibility to include in its target a program of generation of clean energy for the layers most devoid of the society. This could create a program of popular dwelling with environmentally sustainable lines of direction. Probably, one of the reasons for not including issues related to the generation of clean energy in the Minha Casa Minha Vida dwellings is the usual thinking that such an element could excessively burden the construction costs, and may even increasing the costs of access to housing and maybe distort the program. Although housing may have its costs increased at an early stage, it should not be overlooked that such initial costs may be ignored in the long term by the economy derived from the use of solar energy, in addition to estimating the impact of that generation on the expansion of the Brazilian electric system.

[pt] O incremento de geração fotovoltaica de grande porte traz consideráveis mudanças nas características operativas e dinâmicas do sistema quando este é submetido a grandes distúrbios. Um dos problemas técnicos mais relevantes é a estabilidade transitória, já que a geração intermitente ligada ao sistema por conversores eletrônicos não contribui para o aumento da inércia total do sistema. Entretanto, os conversores eletrônicos podem, potencialmente, trazer novas oportunidades de controle rápido para dar suporte aos geradores síncronos em resposta a um distúrbio severo. No presente trabalho propõe uma estratégia de controle para inversores fotovoltaicos baseado na injeção da corrente com um grande impacto na resposta transitória do ângulo do rotor da máquina síncrona, identificada através da análise de sensibilidade dos autovalores e dos fatores de participação. Ao fazer isso, é possível aumentar a potência ativa da máquina síncrona próximo do seu valor pré-falta, reduzindo o desequilíbrio entre o torque elétrico e mecânico. A estratégia de controle proposta foi testada experimentalmente, utilizando um inversor e uma montagem máquina síncrona-motor e, através da simulação de um sistema híbrido com um sistema fotovoltaico de grande porte. Os resultados mostram que a estratégia de controle proposta não está apenas em conformidade com os requisitos dos código da rede para melhorar a estabilidade da tensão durante uma perturbação grave, mas também é capaz de manter a estabilidade transitória da rede provando, assim, ser uma melhor alternativa em relação à capacidade FRT requerida pelos códigos de rede. / [en] The increase in photovoltaic generation has caused changes in the power system s operative and dynamic characteristics when subjected to severe disturbances. One of the most relevant problems associated with this renewable energy source is the transient stability, as renewable generation connected to the system by electronic converters does not contrinute to the increase of the total inertia of the system. However, electronic converters can potentially bring new opportunities for rapid control to support synchronous generators in response to severe disturbance. The present work proposes a control strategy for photovoltaic inverters based on the injection of the current with a major impact on the transient response of the synchronous machine rotor angle, identified through the eigenvalue sensitivity analysis and the participation factors. By doing so, it is possible to increase the synchronous machine active power output close to its pre-fault value, reducing the disequilibrium between mechanical and electrical torque. The proposed control strategy was experimentally tested using an inverter and a synchronous-motor machine assembly and, by simulating a hybrid system with a large photovoltaic system. The results show that the proposed control strategy not only conforms to the grid codes requirements to improve voltage stability during a severe disturbance, but is also able to maintain transient stability thus proving to be a better alternative to the FRT capability required by the grid codes.