Os sistemas fotovoltaicos tem se difundido mundialmente como uma tecnologia de energia limpa que pode ser utilizada na maior parte do planeta Terra. Isto o torna um sistema muito interessante para geração distribuída. A peça fundamental para o aproveitamento da energia fotovoltaica na geração distribuída é o inversor conectado a rede elétrica. Assim o rendimento deste equipamento influencia diretamente no aproveitamento da energia gerada pelos painéis fotovoltaicos e consequentemente no tempo em que o sistema se paga. O comportamento sazonal da geração de energia, onde o inversor trabalha na maior parte do tempo entre 10% e 90% da capacidade, principalmente em sistemas sem rastreamento, não permite que o inversor seja avaliado somente pelo seu rendimento em plena carga, mas pela curva de rendimento completa em toda faixa de operação. O método proposto para a melhora do rendimento do sistema em baixas potências é a utilização de inversores de baixa potência conectados a rede elétrica em paralelo trabalhando de maneira escalonada. Assim, em baixas potências o rendimento é mais elevado que se fosse utilizado um único inversor. Neste trabalho são avaliados também as consequências do paralelismo na taxa de distorção harmônica da corrente e as vantagens de ampliação na vida útil dos equipamentos e o recurso de redundância. Foram implementados 4 inversores de 300W de saída, na topologia ponte completa com frequência de comutação e amostragem de 21,6kHz, controlados cada um por um DSC 56F8014 da Freescale, e um dispositivo para monitoração dos inversores utilizando um microcontrolador PIC18F4520. Todos os dispositivos possuem interface de comunicação UART isolada com protocolo LIN. Os inversores foram testados em operação com modo de compartilhamento de potência contínuo, onde todos os inversores operam com parcelas identicas de potência, e no modo escalonado, onde os inversores entram em operação sob a demanda da potência a ser processada. Os resultados apresentam uma melhora de 3,7% no rendimento entre o sistema de compartilhamento de potência contínuo e escalonado, avaliados pelo rendimento ponderado do sistema (IEC-61836). / Photovoltaic systems have been spreading globally as a clean energy technology that can be used in most of the planet Earth. This makes it a very interesting system for distributed generation. The key to the use of photovoltaics in distributed generation inverter is connected to the power grid. Thus the performance of this equipment directly influences the use of energy generated by the photovoltaic panels and consequently the time that the system pays for itself. The seasonal behavior of power generation, where the drive works most of the time between 10% and 90% of capacity, especially in systems without tracking, does not allow the drive to be evaluated not only by their performance at full load, but the full yield curve throughout the operating range. The proposed method improves the system performance at low power is the use of low power inverters connected in parallel to mains electricity working in installments. Thus, in the low power output is higher than if a single drive were used. This work also evaluated the consequences of parallelism in the rate of harmonic current distortion and benefits of expanding the life of the equipment and the use of redundancy . We implemented four inverters 300W output full bridge topology with switching frequency of 21.6 kHz and sampling, each controlled by a Freescale 56F8014 DSC, and a device for monitoring the inverters using a PIC18F4520 microcontroler. All devices have isolated communication interface UART with LIN protocol. The inverters were tested in operation mode continuous power sharing , where all the inverters operate with identical plots power, and staggered where the inverters come into operation upon the demand of power being processed. The results show an improvement of 3,7% in revenue sharing system between the power and continued staggered valued at weighted yield of the system (IEC-61836). / 5000

Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um novo microinversor de estágio único para aplicação em sistemas fotovoltaicos. A topologia apresentada é baseada na combinação do conversor Cuk com uma estrutura de indutores chaveados para obtenção de um maior ganho estático e um circuito inversor em ponte completa conectado à rede. A estrutura de indutores chaveados apresentada nesse trabalho reduz esforços de tensão e corrente nas chaves semicondutoras. Com o objetivo de facilitar o controle, a etapa CC do microinversor opera em modo de condução descontínua (DCM). Para injetar corrente senoidal com baixa distorção harmônica à rede, é aplicado às chaves semicondutoras da etapa CC uma modulação por largura de pulso senoidal (SPWM). As chaves semicondutoras do circuito inversor em ponte completa são comandadas na frequência da rede, reduzindo perdas por chaveamento. Por se tratar de uma topologia inédita, são apresentados os modos de operação e a análise matemática do conversor CC-CC Cuk com alto ganho estático. Posteriormente, são realizadas a análise teórica e a estratégia de controle do microinversor proposto. Os resultados experimentais são expostos para discutir o funcionamento da topologia proposta, através de simulações e da implementação de um protótipo de 180 W. / The development of a novel single stage microinverter is proposed. The presented topology is based on the combination of the Cuk converter with a switched inductor structure to obtain a higher static gain, and a full-bridge inverter circuit. The presented switched inductor structure reduces voltage and current stresses on the power switches. In order of simplify the control, the stage CC of the microinverter operate in discontinuous conduction mode (DCM). To inject sinusoidal current with low harmonic distortion to the grid, a sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is applied in the power switches. The switches of the full-bridge invertes are commanded in low frequency, in order to reduce switching losses. Operation modes and math analysis of the novel CC-CC converter are presented. Moreover, the math analysis and control strategy of proposed microinverter topology are exposed. Furthermore, experimental results are performed to analyze the proposed topology operation, by software simulations and implementation of a 180 W prototype.

Os sistemas fotovoltaicos tem se difundido mundialmente como uma tecnologia de energia limpa que pode ser utilizada na maior parte do planeta Terra. Isto o torna um sistema muito interessante para geração distribuída. A peça fundamental para o aproveitamento da energia fotovoltaica na geração distribuída é o inversor conectado a rede elétrica. Assim o rendimento deste equipamento influencia diretamente no aproveitamento da energia gerada pelos painéis fotovoltaicos e consequentemente no tempo em que o sistema se paga. O comportamento sazonal da geração de energia, onde o inversor trabalha na maior parte do tempo entre 10% e 90% da capacidade, principalmente em sistemas sem rastreamento, não permite que o inversor seja avaliado somente pelo seu rendimento em plena carga, mas pela curva de rendimento completa em toda faixa de operação. O método proposto para a melhora do rendimento do sistema em baixas potências é a utilização de inversores de baixa potência conectados a rede elétrica em paralelo trabalhando de maneira escalonada. Assim, em baixas potências o rendimento é mais elevado que se fosse utilizado um único inversor. Neste trabalho são avaliados também as consequências do paralelismo na taxa de distorção harmônica da corrente e as vantagens de ampliação na vida útil dos equipamentos e o recurso de redundância. Foram implementados 4 inversores de 300W de saída, na topologia ponte completa com frequência de comutação e amostragem de 21,6kHz, controlados cada um por um DSC 56F8014 da Freescale, e um dispositivo para monitoração dos inversores utilizando um microcontrolador PIC18F4520. Todos os dispositivos possuem interface de comunicação UART isolada com protocolo LIN. Os inversores foram testados em operação com modo de compartilhamento de potência contínuo, onde todos os inversores operam com parcelas identicas de potência, e no modo escalonado, onde os inversores entram em operação sob a demanda da potência a ser processada. Os resultados apresentam uma melhora de 3,7% no rendimento entre o sistema de compartilhamento de potência contínuo e escalonado, avaliados pelo rendimento ponderado do sistema (IEC-61836). / Photovoltaic systems have been spreading globally as a clean energy technology that can be used in most of the planet Earth. This makes it a very interesting system for distributed generation. The key to the use of photovoltaics in distributed generation inverter is connected to the power grid. Thus the performance of this equipment directly influences the use of energy generated by the photovoltaic panels and consequently the time that the system pays for itself. The seasonal behavior of power generation, where the drive works most of the time between 10% and 90% of capacity, especially in systems without tracking, does not allow the drive to be evaluated not only by their performance at full load, but the full yield curve throughout the operating range. The proposed method improves the system performance at low power is the use of low power inverters connected in parallel to mains electricity working in installments. Thus, in the low power output is higher than if a single drive were used. This work also evaluated the consequences of parallelism in the rate of harmonic current distortion and benefits of expanding the life of the equipment and the use of redundancy . We implemented four inverters 300W output full bridge topology with switching frequency of 21.6 kHz and sampling, each controlled by a Freescale 56F8014 DSC, and a device for monitoring the inverters using a PIC18F4520 microcontroler. All devices have isolated communication interface UART with LIN protocol. The inverters were tested in operation mode continuous power sharing , where all the inverters operate with identical plots power, and staggered where the inverters come into operation upon the demand of power being processed. The results show an improvement of 3,7% in revenue sharing system between the power and continued staggered valued at weighted yield of the system (IEC-61836). / 5000

Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um novo microinversor de estágio único para aplicação em sistemas fotovoltaicos. A topologia apresentada é baseada na combinação do conversor Cuk com uma estrutura de indutores chaveados para obtenção de um maior ganho estático e um circuito inversor em ponte completa conectado à rede. A estrutura de indutores chaveados apresentada nesse trabalho reduz esforços de tensão e corrente nas chaves semicondutoras. Com o objetivo de facilitar o controle, a etapa CC do microinversor opera em modo de condução descontínua (DCM). Para injetar corrente senoidal com baixa distorção harmônica à rede, é aplicado às chaves semicondutoras da etapa CC uma modulação por largura de pulso senoidal (SPWM). As chaves semicondutoras do circuito inversor em ponte completa são comandadas na frequência da rede, reduzindo perdas por chaveamento. Por se tratar de uma topologia inédita, são apresentados os modos de operação e a análise matemática do conversor CC-CC Cuk com alto ganho estático. Posteriormente, são realizadas a análise teórica e a estratégia de controle do microinversor proposto. Os resultados experimentais são expostos para discutir o funcionamento da topologia proposta, através de simulações e da implementação de um protótipo de 180 W. / The development of a novel single stage microinverter is proposed. The presented topology is based on the combination of the Cuk converter with a switched inductor structure to obtain a higher static gain, and a full-bridge inverter circuit. The presented switched inductor structure reduces voltage and current stresses on the power switches. In order of simplify the control, the stage CC of the microinverter operate in discontinuous conduction mode (DCM). To inject sinusoidal current with low harmonic distortion to the grid, a sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is applied in the power switches. The switches of the full-bridge invertes are commanded in low frequency, in order to reduce switching losses. Operation modes and math analysis of the novel CC-CC converter are presented. Moreover, the math analysis and control strategy of proposed microinverter topology are exposed. Furthermore, experimental results are performed to analyze the proposed topology operation, by software simulations and implementation of a 180 W prototype.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increased demand for energy, the possibility of reducing the supply of conventional fuels and growing concerns about the preservation of the environment have led to several researches and development of alternative energy sources which are clean, renewable and with minor environmental impact. Among the various alternative energy sources, PV solar has been considered an excellent option as it is free, abundant, clean and distributed through all places. Solar energy incident on Earth\'s surface is estimated at about ten thousand times the total energy consumed in the world. Even with all the advantages offered by the generation of energy through the use of photovoltaic panels, the initial cost of deployment is high and the efficiency of energy conversion is currently still low. Thus, it is essential to use techniques to extract the maximum power from these panels to increase the system operation efficiency. This work aims to present studies of a complete photovoltaic solar system, connected to low voltage power grid including the solar panel, a step-up voltage converter, its corresponding Maximum Power Point Tracking (MPPT) control, the voltage inverter with its control, the phase locked loop, and by means of an inductive coupling, the connection of the whole system to the grid. For modeling and simulations of the solar photovoltaic system, it was used the Alternative Transients Program - ATP. Initially it is presented simulation results with parts that comprises the PV array, and only at the end, it is performed a case study with the complete PV system developed in this work. / O aumento da demanda de energia, a possibilidade de redução do suprimento de combustíveis convencionais e a crescente preocupação com a preservação do meio ambiente têm levado a várias pesquisas e desenvolvimento de fontes alternativas de energia que sejam limpas, renováveis e com menor impacto ambiental. Dentre as diversas fontes alternativas de energia, a solar fotovoltaica tem sido considerada uma excelente opção já que é livre, abundante, limpa e distribuída. A energia solar incidente na superfície da Terra é estimada em cerca de dez mil vezes a energia total consumida no mundo. Mesmo com todas as vantagens apresentadas pela geração de energia por meio do uso de painéis fotovoltaicos, a eficiência da conversão de energia é atualmente ainda baixa e com custo inicial de implantação elevado. Assim, é imprescindível o uso de técnicas para extração da máxima potência destes painéis para aumentar a eficiência de operação do sistema. Este trabalho visa apresentar estudos de um sistema fotovoltaico completo conectado à rede elétrica de baixa tensão, compreendendo o painel solar, um conversor elevador de tensão, seu correspondente controle de rastreamento de máxima potência, o inversor de tensão com seu controle, a malha de captura de fase e, por meio de um indutor de acoplamento, a conexão de todo este sistema à rede elétrica. Para a modelagem e simulações do sistema solar fotovoltaico foi utilizado o Alternative Transients Program - ATP. Inicialmente são apresentados resultados de simulação de partes constituintes do arranjo fotovoltaico e somente ao final, é realizado um estudo de caso com o sistema completo desenvolvido neste trabalho. / Mestre em Ciências

Given the scenarios of increasing world population, the concentration of CO2, fuel costs, global consumption of energy and climate change, there was a need to search for alternative energy sources. In this context, solar photovoltaic, the result of research and investments over the past five decades, had a great impact in the last decade, recording a significant increase in the production of photovoltaic cells and modules and installations of photovoltaic systems worldwide. One of the goals of this work was to study the behavior of PV modules by partial shading situations in different conditions of temperature and solar radiation. Within this partial shading scenario that impacts virtually all electrical parameters of a module, the study and calculation of the series resistance of the modules was done in conditions of partial shading proposals to verify the relationship between the value of the series resistance and the state of shading partial, allowing identification of a possible state of shading from monitoring the resistance series. Another objective of this work was to apply Artificial Intelligence (AI) resources in the form of Artificial Neural Networks (ANN) to, after the proper training and learning of ANN from the database collected in the field under conditions of partial shade, they can identify the parameters of the PV modules within the various conditions of partial shading proposals. To pursue the objectives of this work four photovoltaic modules were used, two with 40 W nominal power with over fifteen years of manufacturing, assigned by the Instituto Federal de Goiás (IFGoiano) Urutaí Campus, at the city of Urutaí-GO and two new without any use of 75 W nominal power assigned by the Center for Research on Alternative Energy Sources, School of Electrical Engineering, Universidade Federal de Uberlândia (UFU). / Diante dos cenários de aumento da população mundial, da concentração de CO2 ,dos custos dos combustíveis, do consumo mundial de energia e das alterações climáticas, surgiu a necessidade de se buscar por fontes de energias alternativas. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica, fruto de investigações e investimentos realizados nas últimas cinco décadas, teve um grande impacto na última década, registrando um aumento significativo na produção de células e módulos fotovoltaicos e instalações de sistemas fotovoltaicos no mundo todo. Um dos objetivos deste trabalho foi estudar o comportamento de módulos fotovoltaicos mediante situações de sombreamento parcial em diferentes condições de temperatura e radiação solar. Dentro deste cenário de sombreamento parcial que causa impacto praticamente em todos os parâmetros elétricos de um módulo, foi feito o estudo e cálculo da resistência série dos módulos nas condições de sombreamento parcial propostas para verificar a relação entre o valor da resistência série e o estado de sombreamento parcial, possibilitando uma possível identificação do estado de sombreamento a partir do monitoramento da resistência série. Outro objetivo deste trabalho foi aplicar recursos de Inteligência Artificial (IA) na modalidade de Redes Neurais Artificiais (RNAs) para, após o devido treinamento e aprendizado das RNAs a partir do banco de dados colhidos em campo sob condições de sombreamento parcial, elas poderem identificar os parâmetros do módulo fotovoltaico dentro das diversas condições de sombreamento parcial propostas. Para a busca dos objetivos deste trabalho foram utilizados quatro módulos fotovoltaicos sendo dois de 40 W de potência nominal com mais de quinze anos de fabricação, cedidos pelo Instituto Federal Goiano (IFGoiano) Campus Urutaí, da cidade de Urutaí-GO e dois novos e sem uso, de 75 W de potência nominal cedidos pelo Núcleo de Pesquisa em Fontes Alternativas de Energia da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). / Mestre em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-11-12T14:43:57Z No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-11-23T13:11:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T13:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) Previous issue date: 2018-08-29 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para o planejamento ótimo de microrredes em redes de distribuição de energia elétrica. Para tanto, é apresentada a formulação dos elementos propostos incluindo sua modelagem técnico-econômica. O objetivo principal é a abordagem das vantagens do sistema de compensação de energia elétrica estipulado pela resolução normativa n◦ 482/2012 da ANEEL, na busca por redução dos custos de energia em um horizonte de planejamento de longo prazo. Para isso, faz-se a utilização da meta-heurística denominada SIA com propósito de obter o dimensionamento otimizado dos elementos da microrrede. A determinação dessa técnica se deve a quantidade de combinações possíveis devido a complexidade do problema apresentado. É traçado, ainda, um comparativo com o método de busca exaustiva para análise das soluções geradas e do tempo computacional requerido para as duas metodologias propostas. O projeto aborda a implantação de fontes de energia renovável eólica e solar e gerador a diesel para análise de estudos de caso para consumidores comercial e residencial. Por último, é realizado um comparativo com resultados provenientes de um software de dimensionamento de microrredes, denominado HOMER Pro R . / The present work presents a methodology for the optimal planning of microgrids in electricitydistributionnetworks. Forthatreason, theformulationoftheproposedelements includingtheirtechnical-economicmodelingispresented. Themainobjectiveistoapproach the advantages of the net metering stipulated by ANEEL normative resolution 482/2012, in the search for reduction of energy costs in a long-term planning horizon. Therefore, the meta-heuristic called SIA is implemented with the purpose of obtaining the optimized sizing of the elements of the microgrid. The determination of this technique come from the amount of possible combinations due to the complexity of the presented problem. A comparison with the exhaustive search method for the analysis of the generated solutions and the computational time required for the two proposed methodologies is also drawn. The project addresses the deployment of wind and solar renewable energy sources and diesel generator for analysis of case studies for commercial and residential consumers. Finally, a comparison is made with results from HOMER Pro R, a microgrid software.

Submitted by Michel Bucci Peroni (peronimichel@gmail.com) on 2018-06-15T11:34:42Z No. of bitstreams: 1 Trabalho Aplicado_Michel Bucci Peroni_15_06.pdf: 5531820 bytes, checksum: 8ac0893b9df6f4ac5552a41b8dae5f4b (MD5) / Approved for entry into archive by Simone de Andrade Lopes Pires (simone.lopes@fgv.br) on 2018-06-15T17:16:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Trabalho Aplicado_Michel Bucci Peroni_15_06.pdf: 5531820 bytes, checksum: 8ac0893b9df6f4ac5552a41b8dae5f4b (MD5) / Approved for entry into archive by Isabele Garcia (isabele.garcia@fgv.br) on 2018-06-15T20:44:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Trabalho Aplicado_Michel Bucci Peroni_15_06.pdf: 5531820 bytes, checksum: 8ac0893b9df6f4ac5552a41b8dae5f4b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T20:44:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trabalho Aplicado_Michel Bucci Peroni_15_06.pdf: 5531820 bytes, checksum: 8ac0893b9df6f4ac5552a41b8dae5f4b (MD5) Previous issue date: 2018 / O presente trabalho tem como objetivo avaliar os elementos-chave que contribuem para a viabilidade econômico-financeira e identificar as principais barreiras para implantação de um sistema de geração distribuída de energia solar fotovoltaica no setor comercial. Trata-se de um estudo de caso com triangulação de dados a partir de dois supermercados localizados no interior de Minas Gerais. Foram realizadas entrevistas com diferentes stakeholders com objetivo de ampliar a visão acerca das barreiras existentes no setor de energia solar fotovoltaica. Os resultados demonstram, a partir dos estudos de casos, que o investimento é viável e um dos fatores que mais contribui para a viabilidade econômico-financeira é o preço da tarifa de energia elétrica. Conclui-se que a geração de energia solar fotovoltaica tem se tornado cada vez mais competitiva, em parte pela redução nos custos dos módulos fotovoltaicos e pelo preço da tarifa de energia praticadas pelas concessionárias. Aliada ao grande potencial solar existente no Brasil e considerando que, para o setor varejista, a energia elétrica é a segunda maior despesa, subindo quase 40% desde 2014, além das expectativas de retomada do crescimento econômico do País, a geração distribuída de energia solar fotovoltaica é uma alternativa que pode contribuir para mitigar problemas ambientais, reduzindo a emissão dos gases de efeito estufa e também o impacto nas mudanças climáticas. / This study aims to evaluate the key elements that contribute to economic-financial viability and to identify the main barriers to implement a system of distributed generation of photovoltaic solar energy in the commercial sector. It is a case study with triangulation of data from two supermarkets located in the interior of Minas Gerais State, in Brazil. Interviews have been conducted with different stakeholders aiming to broaden the comprehension of the existing barriers in photovoltaic solar energy sector. Results from the case studies show that investment is viable and one of the factors that contributes most to the economic-financial viability is the price of electricity rate. The conclusion is that generation of photovoltaic solar energy has become increasingly competitive, partially due to reduction in costs of photovoltaic modules and price of energy rate charged by concessionaires. Combined with the great solar potential in Brazil and considering that, for the retail sector, electricity is the second largest expenditure, rising almost 40% since 2014, in addition to the expectations of a resumption of the country's economic growth, distributed generation of photovoltaic solar energy is an alternative that can contribute to mitigate environmental problems, reducing both emission of greenhouse gases and impact on climate change.

[pt] Problemas de emissão de gases de efeito estufa vem sido amplamente discutidos nos últimos anos, uma vez que mais de 70 países já se comprometeram a uma economia neutra em carbono até 2050. A eletrificação dos modais de transporte tem sido ampliadas seguindo essas metas, onde os Veículos Elétricos (VEs) começam a ganhar participação sobre o mercado de Veículos com Motor de Combustão Interna (VMCI) por todo o mundo. Além da particular complexidade na comparação entre VEs e VMCIs, desafios envolvendo a natureza dos VEs e sua integração com as cidades, como a falta de locais públicos para recarga, também são críticos e interferem no seu desenvolvimento. Nesse contexto, este trabalho visa estudar o problema de uma Estação de Troca de Baterias (ETB), uma estrutura onde os usuários de VEs trocam suas baterias descarregadas por outras totalmente ou parcialmente carregadas. No intuito de simular as operações diárias do ETB e o cronograma de carregamento das baterias, um novo modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é proposto, levando em consideração a heterogeneidade da bateria, o uso de geração fotovoltaica (PV) local e a degradação da bateria com base no perfil de carregamento. Uma coleção de métricas de operação do ETB é projetada para avaliar a qualidade da solução do modelo de cronograma proposto. É apresentado um experimento numérico que compreende quatro estudos de caso baseados em dados reais dos sistemas de energia e transporte dos EUA, contendo insights e análises sobre o uso da energia fotovoltaica e da rede, bem como uma comparação financeira do ETB com abordagens de cronograma de benchmarks relacionados, juntamente de sensibilidades no plano de dimensionamento do ETB e atendimento a clientes. / [en] Greenhouse gas emissions-related issues have been extensively discussed in the past years, with over 70 countries already committed to a carbon-neutral economy by 2050. The electrification of transportation modals has increased following these goals, where Electric Vehicles (EVs) are starting to take Internal Combustion Engine Vehicles (ICEV) market share all over the globe. Besides the particular complexity in comparing EVs and ICEVs, challenges involving the nature of EVs and their integration with cities, such as the lack of public locals for charging, are also critical and interfere with their development. In this context, this work aims at studying the problem of a Battery Swapping Station (BSS), a structure where the EVs users swap their depleted batteries for fully or partially charged ones. In order to simulate the BSS daily operations and batteries charging schedule, a novel Mixed Integer Linear Programming (MILP) model is proposed, taking into account battery heterogeneity, the use of local photovoltaic (PV) production and battery degradation based on charging profile. A collection of BSS operation metrics are designed to evaluate the solution quality of the proposed scheduling model. A numerical experiment comprising four case studies based on real data from the US power and transportation systems is presented, with insights and analyses on the PV and grid power use, as well as a BSS financial comparison against close-related benchmark scheduling approaches, together with sensitivities on BSS sizing plan and costumers attendance.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-20T20:30:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-27T14:26:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-27T14:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Esta dissertação apresenta a utilização alguns modelos matemáticos disponíveis na literatura para representar as etapas de processamento da energia em um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFCR). Além disso, propõem-se dois modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Todas as modelagens estão implementadas computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, o que permite a análise, auxilia no dimensionamento e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCRs com diferentes tamanhos relativos. No trabalho ainda é mostrada a interface da ferramenta computacional desenvolvida e a validação dos dados gerados pelo programa com dados medidos experimentalmente de SFCRs, a qual evidencia a eficácia dos modelos utilizados e a melhora na precisão. Ao final são mostradas estimativas energéticas para cinco cidades brasileiras, além de exemplos de análise dos dados gerados pela ferramenta computacional. / This dissertation presents the utilization of some mathematical models present on literature which represent the energy processing steps on Grid-Connected Photovoltaic Systems (GCPV). Besides, two models regarding the power limitation due to inverter’s temperature and the electric losses are proposed. All models are implemented at MATLAB GUIDE enviroment which allows the analysis, helps on the design and makes possible the operacionality simulation and and energy contribution of GCPV with diferent sizes. The work presents the program interface developed and its data validation by comparing it with experimental data. Some energy forecasting for five Brazilian cities are shown at the end of the work with examples on how analyze the data generated by the program.