Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta o estudo, desenvolvimento e aplicação de novas técnicas de controle aos sistemas de geração de energia fotovoltaica, conectados à rede elétrica monofásica, visando a melhoria da eficiência destes sistemas em relação aos métodos de controle tipicamente utilizados. O trabalho é dividido em duas partes principais, as quais estão relacionadas ao rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking – MPPT) e, depois, ao controlador interno dos conversores boost-quadrático – lado dos painéis fotovoltaicos – assim como aos controladores do inversor de tensão, no lado da rede elétrica monofásica. A primeira parte do trabalho consiste no desenvolvimento de um algoritmo de meta heurística para o MPPT, o qual é baseado no método do recozimento simulado (Simulated Annealing - SA) e tem como objetivo a determinação do ponto de máximo global, buscando soluções fora de uma vizinhança próxima, de modo a evitar o atracamento em máximos locais da curva de potência de saída do arranjo de painéis fotovoltaicos, melhorando, assim, o aproveitamento da energia em situações de sombreamento parcial. A segunda parte do trabalho apresenta o projeto de controladores baseados no modelo interno (Internal Model Control – IMC) com 1 grau de liberdade (1 Degree of Freedom – 1 DOF) aplicados, primeiramente, ao conversor CC-CC Boost Quadrático, utilizado para o MPPT, e, posteriormente, a um inversor de tensão com filtro LCL, conectado à rede elétrica monofásica, operando no modo de injeção de corrente. É apresentada a modelagem matemática de ambos os conversores e analisada a compensação da realimentação interna ao sistema do inversor de tensão, correspondente ao desacoplamento da tensão da rede, através da estratégia de alimentação à frente (Feedforward). Visando-se uma base de comparação, para a análise de desempenho do conversor IMC – 1DOF, também é aplicado ao sistema de injeção de corrente, o controlador Proporcional-Ressonante (P+Res). São apresentados resultados de simulação computacional e experimentais de ambos os 8 controladores, os quais permitem verificar o desempenho do sistema em situação de rede fraca e carga local não-linear. / This paper presents the study, development and application of new control techniques for photovoltaic power generation systems, connected to single-phase power grid in order to improve the efficiency of these systems in relation to control methods typically used. The work is divided into two main parts, which are related to tracking the maximum power point (Maximum Power Point Tracking - MPPT) and then the internal controller of boost quadratic converters - side of the photovoltaic panels - as well as the controllers the voltage inverter, the side of the single-phase mains. The first part of the work is the development of a heuristic goal algorithm for MPPT, which is based on the method of simulated annealing (Simulated Annealing - SA) and aims at determining the overall maximum point, seeking out solutions in a close vicinity, so as to prevent the docking local maxima in the curve of power output of the photovoltaic array, thereby improving the utilization of energy in partial shading situations. The second part presents the design of controllers based on internal model (Internal Model Control - IMC) with 1 degree of freedom (1 Degree of Freedom - 1 DOF) applied, first, the DC-DC Boost Quadratic converter, used for MPPT, and thereafter, a voltage inverter with LCL filter connected to the single phase power supply operating in current injection mode. A mathematical modeling of both converters and analyzed the compensation of internal feedback to the voltage inverter system corresponding to the disconnection of the mains voltage through the power strategy a head (feedforward). A basis of comparison for the performance analysis of IMC-1DOF converter is aiming at, is also applied to the current injection system, Proportional-Resonant Controller (P + Res). They are presented computer simulation and experimental results of both controllers, which allow you to check the system performance in low and non-linear local load network situation. / Tese (Doutorado)

[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.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-07-05T12:29:15Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Henrique Fonseca Alves - 2017.pdf: 7774118 bytes, checksum: a675bf30443ae9eb20be6a3e5623bb4a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-10T14:30:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Henrique Fonseca Alves - 2017.pdf: 7774118 bytes, checksum: a675bf30443ae9eb20be6a3e5623bb4a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-10T14:30:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ricardo Henrique Fonseca Alves - 2017.pdf: 7774118 bytes, checksum: a675bf30443ae9eb20be6a3e5623bb4a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-09 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The main goal of this work is to propose a methodology for the selection of 51 consumers in Nova Veneza-GO connected to two transformers in the pre-Smart Grid network. The methodology consists of ten stages ranging from the grouping of consumers with the same power consumption profile using a neural network, that is, a Non Parametric Self-Organizing Map (PSOM), until the complete and optimal allocation of financial resources through of an Integer Linear Programming. We obtained 12 different groups (clusters) of consumers of the two transformers with the same power consumption profile using the network PSOM algorithm. This grouping (clustering) was considered in the dimensioning and design of Photovoltaic Systems Connected to the Grid (Grid-Tie Systems) using three different computational tools, among them, an approach based on the PVSyst software, trial version V6.39. In addition, a study of Economic Engineering was carried out to expand the R&D pilot project aiming at the implementation of Grid Tie Systems for all the consumers of Nova Veneza-GO and Goiânia-GO, considering consumption data available by Celg-D and also considering two different scenarios based on the implementation of photovoltaic systems with and without government incentive. An Economic Engineering analysis was performed considering that 1%, 5%, 10%, 20%, 30% and 100% of Consumer Units (UC) adhere to the implantation of solar systems in Goiânia-GO. Environmental results were found for the city of Nova Veneza-GO and Goiânia-GO, evidencing an expressive reduction in CO2 emissions and a great saving of water. / O principal objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a escolha de 51 Unidades Consumidoras (UC) em Nova Veneza-GO ligados a dois transformadores pertencentes a uma rede pré Smart Grid localizada na cidade. A metodologia consiste de dez etapas que vão desde o agrupamento de consumidores com mesmo perfil de consumo de energia elétrica utilizando uma rede neural PSOM (do inglês: Non Parametric Self-Organizing Map), incluindo a realização de alocação de recursos financeiros de forma otimizada por meio de Programação Linear Inteira. Utilizando a rede PSOM, foi possível agrupar os consumidores dos dois transformadores em 12 grupos distintos com mesmo “perfil de consumo”. Esse agrupamento foi importante para o dimensionamento de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica (Sistemas Grid-Tie) utilizando diferentes ferramentas computacionais, dentre elas, o software PVSyst na versão trial V6.39. Adicionalmente, foi feito um estudo de Engenharia Econômica visando a implantação de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica para todos os consumidores de Nova Veneza-GO e de Goiânia-GO, considerando dados de consumo disponibilizados pela concessionária local e também considerando dois diferentes cenários: implantação de sistemas fotovoltaicos com e sem incentivo do governo. Foi realizada ainda uma análise de Engenharia Econômica considerando uma adesão em Goiânia-GO de 1%, 5%, 10%, 20%, 30% e 100% das Unidades Consumidoras (UC). Resultados ambientais foram encontrados para a cidade de Nova Veneza-GO e Goiânia-GO, evidenciando uma redução expressiva na emissão de CO2 e uma grande economia de água.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-JoaoEduardoRibeiroBaptista.pdf: 2670437 bytes, checksum: 709f4ff36e9da086fee6d4ce44374bb1 (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Driven by the high indices of solar irradiation in Brazil, the increasing reduction on the price of the photovoltaic solar panels and the high tariffs charged by the utility companies, the photovoltaic distributed generation (PVDG) shall considerably increase its participation percentage in the Brazilian energy matrix in the next years. Due to this tendency, it is important to know the technical impacts of the connection of PVDG to electric grid. It is known that the insertion of DG affects the short circuit levels. One of the most important power quality disturbances in sensitive loads are the short duration voltage variations (SDVV) caused mainly by short circuits (faults) in the electric network. Thus, the insertion of PVDG has the potential to affect quality indices associated with SDVV. However, the power output of the PVDG depends on the stochastic environmental conditions, i.e., the solar irradiance and the environmental temperature. Due to this, a precise assessment of the impact of PVDG on the indices associated with SDVV must be carried out considering uncertainties related to these environmental conditions. This work assessed the impact of PVDG in the SDVV indices of the secondary distribution system proposed by the CIGRÈ using a probabilistic approach. For this purpose, it was developed a model based on the following techniques: network representation in phase coordinates, admittance summation method, failure rate model based on loading condition, state enumeration method and data clustering. Uncertainties in the fault scenario (for example, fault location, type and resistance) and in the output power variation of the PVDG due to random variations of the solar irradiance and the environmental temperature were considered. The fault scenario uncertainties were modeled according to their known probability distributions, while the one related to the input parameters of the PVDG were modeled using data clustering techniques. The state enumeration method based on fault position was chosen to perform the probabilistic prediction of the SDVV indices after a careful comparison between this method and the Monte Carlo simulation method considering both precision and computational effort. The admittance summation method was used to obtain the pre-fault and the post-fault states of the network. It was proposed an improvement of this method in order to reduce the CPU time of the short-circuit states evaluation. It was also proposed a model to obtain the failure rate of a feeder section according to the loading condition of its conductors. This model intended to investigate the variation on SDVV indices due to changing in the reliability data of the feeders caused by the variation on their loading which is caused by the insertion of PVDG in the system. Tests carried on the CIGRÈ low voltage system showed that the insertion of PVDG has little direct effect in the SDVV indices, but it can significantly reduce the indices by the indirect effect of the failure rate reduction caused by the decrease in the distribution network loading. / Impulsionada pelos altos índices de irradiação solar no Brasil, pela crescente redução do preço dos painéis fotovoltaicos e pelas altas tarifas praticadas pelas concessionárias, a geração distribuída fotovoltaica (GDFV) deve aumentar consideravelmente seu percentual de participação na matriz energética brasileira dos próximos anos. Devido a esta tendência, é importante que se conheçam os impactos técnicos da conexão da GDFV à rede elétrica. Sabe-se que a inserção de GD afeta os níveis de curto-circuito. Um dos distúrbios de qualidade de energia mais impactantes em cargas sensíveis são as variações de tensão de curta-duração (VTCD), cuja principal causa são os curtos-circuitos (faltas) na rede elétrica. Desta forma, a inserção de GDFV tem potencial para afetar índices de qualidade associados com as VTCD. No entanto, a potência de saída da GDFV depende de fatores ambientais estocásticos, i.e., a irradiância solar e a temperatura ambiente. Devido a isto, uma determinação precisa do impacto da GDFV nos índices associados com VTCD deve ser realizada considerando as incertezas relacionadas a tais fatores ambientais. Este trabalho avaliou o impacto da GDFV nos índices de VTCD do sistema de distribuição secundário proposto pelo CIGRÈ a partir de um enfoque probabilístico. Para tanto, desenvolveu-se um modelo baseado nas técnicas: representação da rede em coordenadas de fase, método de soma de admitâncias, modelo de taxa de falha baseado na condição de carregamento, método de enumeração de estados e agrupamentos de dados. Foram consideras as incertezas nos cenários de falta (por exemplo, local, tipo e resistência de falta) e na potência de saída da GDFV devido às variações estocásticas na irradiância solar e na temperatura ambiente. As incertezas do cenário de faltas foram modeladas de acordo com suas distribuições de probabilidade conhecidas, enquanto as relacionadas aos parâmetros de entrada da GDFV foram modeladas utilizando-se técnicas de agrupamentos de dados. O método de enumeração de estados baseado nas posições de falta foi escolhido para efetuar a predição probabilística dos índices de VTCD, após criteriosa comparação deste com o método de simulação Monte Carlo em termos de precisão e esforço computacional. O método de soma de admitâncias foi utilizado para obtenção dos estados pré-falta e pós-falta da rede. Foi proposto um aprimoramento desse método, de forma a reduzir o tempo de execução da avaliação dos estados de curto-circuito. Também foi proposto um modelo de obtenção da taxa de falha de uma seção de alimentador de acordo com a condição de carregamento dos seus condutores. Este modelo buscou investigar a variação nos índices de VTCD resultante da alteração dos dados de confiabilidade dos alimentadores provocada pela variação no carregamento dos mesmos, causada, por sua vez, pela inserção de GDFV no sistema. Os resultados dos testes no sistema de baixa tensão do CIGRÈ mostraram que a inserção de GDFV pouco afeta os índices de VTCD de forma direta, mas pode reduzir os índices significativamente de forma indireta devido à redução das taxas de falha anuais dos alimentadores causada pela diminuição no carregamento da rede de distribuição.

Nos últimos anos, o consumo de energia vem crescendo mundialmente nos grandes centros urbanos, e esforços na área de eficiência energética estão sendo implantados, a fim de reduzir o consumo no horário da ponta e interrupções da rede. O aproveitamento das fontes renováveis, como o fotovoltaico em uma edificação se torna um atrativo a mais para a matriz energética num momento em que o país prima pela universalização dos serviços de energia e a classificação de edifícios comerciais, de serviço e públicos, além dos residenciais quanto à eficiência energética através do Procel Edifica (RTQ-C e RTQ-R). Os sistemas fotovoltaicos podem configurar perfis de uso nas edificações de modo a gerar energia para consumo próprio ou ligado à rede e ainda ter influência na arquitetura do prédio com revestimento: os perfis podem está em telhados, fachadas ou janelas, amenizando em alguns casos a carga térmica no prédio com sombreamento arquitetônico. Hoje, com o avanço da tecnologia no setor de armazenagem é possível, o atendimento com segurança e eficiência a uma edificação ou direcionar esta armazenagem a uma demanda específica como o atendimento à demanda de ciclo profundo, tais como, iluminação externa e recarga de veículos elétricos. Partindo da premissa de sistemas interruptos de energia, UPS, uso de fonte secundária como FV, baterias e Flywheel é apresentado uma forma de melhor gerenciar a energia armazenada, podendo estender a vida útil da bateria e conseqüentemente de todo o sistema fotovoltaico na edificação. Esta forma de armazenar energia proporciona um serviço de uso contínuo sem percepção das interrupções da rede com garantia de 20 anos, tal qual o módulo fotovoltaico, com esta proposta as perdas de energia elétrica na edificação serão atenuadas, pois a eletricidade será utilizada de forma eficiente e inteligente. O ponto de partida do estudo de caso no prédio do IBAM são os sistemas fotovoltaicos com geração distribuída (mini-redes) conectados à rede que são instalados para fornecer energia ao consumidor, complementando a quantidade de energia demandada, caso haja algum aumento do consumo de energia na edificação, ou ainda utilizar o sistema fotovoltaico na hora da ponta e interrupções do sistema da rede no período fora da ponta. A estocagem inercial por meio do Flywheel tem um papel fundamental nesta mini-rede (Flywheel, bateria VRLA, UPS, inversor e STS), pois a sua utilização pode ser apontada como uma inovação tecnológica quanto à regulação de tensão no sistema de energia elétrica, além de preparar a edificação para o smart-grid. Esta configuração de acumulação de energia permitiu a analise do deslocamento desta energia armazenada para o consumo no horário de ponta, mudando o conceito de sistemas fotovoltaicos autônomos no meio urbano e rural no país. Este conceito de armazenagem se confirma então como um aporte na eficiência de energia na edificação, podendo carrear economia de energia substancial, além de proporcionar uma confiabilidade no serviço de energia, com um baixo retorno do investimento e com uma garantia de funcionamento com pequena ou nenhuma manutenção durante o período de vida de 20 anos. / In recent years, energy consumption is globally growing in urban centers, and efforts in the area of energy efficiency are being implemented to reduce consumption of this at the time of the tip and grid outages. The use of renewable sources such as photovoltaic in a building becomes a more attractive energy matrix for a moment in which Brazil press for universal energy service and labeling of commercial buildings, service and public and residential on the efficiency energy through Procel Build (RTQ RTQ-C and-R). Photovoltaic systems can be used as coatings on buildings to generate energy for its own or connected to the mini-grid and still have influence on the architecture of the building: the coatings can is in roofs, facades or windows, softening in some cases the thermal load on building with architectural shading. Putting photovoltaic panels on the facades of the building allows us to serve the demand of the load with deep cycle, such as exterior lighting and possibly charging for electric vehicles. Today, with advancing technology in the storage industry is possible to service safely and efficiently in a storage building or direct this to a specific demand. Assuming uninterrupted power systems, UPS, use of secondary sources like PV, batteries and Flywheel is presented a way to better manage the stored energy and can extend battery life and consequently the entire PV system in the building. This way of storing energy provides a service perception of continuous use without interruption of the network with 20-year warranty, like the PV module, with this proposed loss of electricity in the building will be softened because the electricity will be used efficiently and intelligently. The starting point of the case study conducted in a commercial building in Rio de Janeiro is the photovoltaic systems with distributed generation (mini-grids) that are connected to the grid installed to provide power close to consumers, enhancing the amount of energy ofered if there is some increase in energy consumption in the building, or to use the PV system at the time of the tip and the grid system outages during off-peak. The storage through the inertial flywheel has a key role in this mini-grid (Flywheel, VRLA battery, UPS, inverter and STS), because their use can be considered a technological innovation for the voltage regulation in electric power system, and to prepare the building for the smart-grid. The accumulation of power by batteries and Flywheel UPS allowed the analysis of displacement of energy stored for consumption at peak hours, the same being managed by mini-grids, changing the concept of photovoltaic systems in urban and rural areas in Brazil . This form of storage is then confirmed as an intake of energy efficiency in building, as well as for the Brazilian energy matrix. Thus may carry substantial energy savings, and provide a service reliability of power, with a low return on investment and a guarantee of operation with little or no maintenance during the life of 20 years.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila Bianka Silva Bastos.pdf: 1963598 bytes, checksum: bee88eacc3f6e3c327425297316a691d (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents a study of the operation of two different three-phase grid-connected test-grids with the connection of a 1MWp photovoltaic system. Two analysis methods are used to evaluate the impacts of this photovoltaic systeM, these methods being conventional static analysis and the analysis known as Quasi-Static Time-Series Analysis. Despite the fact that all grids have unique characteristics, it is important to use test-grids, which simulate the real grid characteristics, to analyze the kinds of problems that can occur and then look for alternatives, if necessary. The impacts evaluated are related to the system losses, minimized with the allocation study of the generation on the grid, voltage profile and tap position curve, when automatic load tap changers are used. It was verified that the photovoltaic system interconnection point is the most influenced one after its connection to the grid. The Quasi-Static Time-Series Analysis allow the correct evaluation of the load-generation interaction, running the time series power flow through estimated data for the load and irradiance curves during 168 hours. The conventional static analysis only considers critical operation conditions, like minimum and maximum load, and no generation or maximum generation, and does not evaluate different case scenarios that occur in reality. The photovoltaic systems can bring many advantages to the electric systems, like the improvement on the final consumer voltage profile, line losses reduction, and also environmental impacts reduction. However, with the increase of distributed photovoltaic generation on the electrical grid, it s necessary to be aware of the impacts that this may cause by performing interconnection studies. / Esta dissertação apresenta um estudo da operação de uma rede teste trifásica de média tensão com a interligação de um sistema fotovoltaico de 1,0 MWp. Dois métodos de análise são utilizados para avaliar os impactos deste sistema fotovoltaico, sendo estes métodos as análises estáticas convencionais eas análises conhecidas como Quasi-Static Time-Series Analysis. Apesar de cada rede elétrica apresentar características únicas, é importante a utilização de sistemas testes, que simulam as características de sistemas reais, para analisar que tipos problemas podem surgir e então buscar alternativas, se necessário. Os impactos avaliados se referem às perdas no sistema, minimizadas com a correta alocação da geração, perfil de tensão e curva de posição do tap, no caso de transformador com comutação automática de tap. Contata-se que o ponto de conexão do sistema fotovoltaico é o mais influenciado pela sua conexão à rede. As análises QSTS possibilitam avaliar corretamente a iteração entre carga e geração, efetuando o fluxo de potência consecutivo através de dados estimados para as curvas de carga e de irradiância solar ao longo de 168 horas. Já as análises convencionais consideram apenas condições críticas de operação, como por exemplo, carga leve ou nominal e geração nula ou máxima, não avaliando então diferentes cenários de operação que ocorrem na prática. Os sistemas fotovoltaicos podem trazer muitos benefícios aos sistemas elétricos, como melhoria do perfil de tensão de atendimento ao consumidor, redução de perdas nas linhas, além da redução nos impactos ambientais. Entretanto, com o aumento de geração fotovoltaica distribuída na rede, é necessário estar atento aos impactos que isto pode causar através de estudos de interconexão.

Nos últimos anos, o consumo de energia vem crescendo mundialmente nos grandes centros urbanos, e esforços na área de eficiência energética estão sendo implantados, a fim de reduzir o consumo no horário da ponta e interrupções da rede. O aproveitamento das fontes renováveis, como o fotovoltaico em uma edificação se torna um atrativo a mais para a matriz energética num momento em que o país prima pela universalização dos serviços de energia e a classificação de edifícios comerciais, de serviço e públicos, além dos residenciais quanto à eficiência energética através do Procel Edifica (RTQ-C e RTQ-R). Os sistemas fotovoltaicos podem configurar perfis de uso nas edificações de modo a gerar energia para consumo próprio ou ligado à rede e ainda ter influência na arquitetura do prédio com revestimento: os perfis podem está em telhados, fachadas ou janelas, amenizando em alguns casos a carga térmica no prédio com sombreamento arquitetônico. Hoje, com o avanço da tecnologia no setor de armazenagem é possível, o atendimento com segurança e eficiência a uma edificação ou direcionar esta armazenagem a uma demanda específica como o atendimento à demanda de ciclo profundo, tais como, iluminação externa e recarga de veículos elétricos. Partindo da premissa de sistemas interruptos de energia, UPS, uso de fonte secundária como FV, baterias e Flywheel é apresentado uma forma de melhor gerenciar a energia armazenada, podendo estender a vida útil da bateria e conseqüentemente de todo o sistema fotovoltaico na edificação. Esta forma de armazenar energia proporciona um serviço de uso contínuo sem percepção das interrupções da rede com garantia de 20 anos, tal qual o módulo fotovoltaico, com esta proposta as perdas de energia elétrica na edificação serão atenuadas, pois a eletricidade será utilizada de forma eficiente e inteligente. O ponto de partida do estudo de caso no prédio do IBAM são os sistemas fotovoltaicos com geração distribuída (mini-redes) conectados à rede que são instalados para fornecer energia ao consumidor, complementando a quantidade de energia demandada, caso haja algum aumento do consumo de energia na edificação, ou ainda utilizar o sistema fotovoltaico na hora da ponta e interrupções do sistema da rede no período fora da ponta. A estocagem inercial por meio do Flywheel tem um papel fundamental nesta mini-rede (Flywheel, bateria VRLA, UPS, inversor e STS), pois a sua utilização pode ser apontada como uma inovação tecnológica quanto à regulação de tensão no sistema de energia elétrica, além de preparar a edificação para o smart-grid. Esta configuração de acumulação de energia permitiu a analise do deslocamento desta energia armazenada para o consumo no horário de ponta, mudando o conceito de sistemas fotovoltaicos autônomos no meio urbano e rural no país. Este conceito de armazenagem se confirma então como um aporte na eficiência de energia na edificação, podendo carrear economia de energia substancial, além de proporcionar uma confiabilidade no serviço de energia, com um baixo retorno do investimento e com uma garantia de funcionamento com pequena ou nenhuma manutenção durante o período de vida de 20 anos. / In recent years, energy consumption is globally growing in urban centers, and efforts in the area of energy efficiency are being implemented to reduce consumption of this at the time of the tip and grid outages. The use of renewable sources such as photovoltaic in a building becomes a more attractive energy matrix for a moment in which Brazil press for universal energy service and labeling of commercial buildings, service and public and residential on the efficiency energy through Procel Build (RTQ RTQ-C and-R). Photovoltaic systems can be used as coatings on buildings to generate energy for its own or connected to the mini-grid and still have influence on the architecture of the building: the coatings can is in roofs, facades or windows, softening in some cases the thermal load on building with architectural shading. Putting photovoltaic panels on the facades of the building allows us to serve the demand of the load with deep cycle, such as exterior lighting and possibly charging for electric vehicles. Today, with advancing technology in the storage industry is possible to service safely and efficiently in a storage building or direct this to a specific demand. Assuming uninterrupted power systems, UPS, use of secondary sources like PV, batteries and Flywheel is presented a way to better manage the stored energy and can extend battery life and consequently the entire PV system in the building. This way of storing energy provides a service perception of continuous use without interruption of the network with 20-year warranty, like the PV module, with this proposed loss of electricity in the building will be softened because the electricity will be used efficiently and intelligently. The starting point of the case study conducted in a commercial building in Rio de Janeiro is the photovoltaic systems with distributed generation (mini-grids) that are connected to the grid installed to provide power close to consumers, enhancing the amount of energy ofered if there is some increase in energy consumption in the building, or to use the PV system at the time of the tip and the grid system outages during off-peak. The storage through the inertial flywheel has a key role in this mini-grid (Flywheel, VRLA battery, UPS, inverter and STS), because their use can be considered a technological innovation for the voltage regulation in electric power system, and to prepare the building for the smart-grid. The accumulation of power by batteries and Flywheel UPS allowed the analysis of displacement of energy stored for consumption at peak hours, the same being managed by mini-grids, changing the concept of photovoltaic systems in urban and rural areas in Brazil . This form of storage is then confirmed as an intake of energy efficiency in building, as well as for the Brazilian energy matrix. Thus may carry substantial energy savings, and provide a service reliability of power, with a low return on investment and a guarantee of operation with little or no maintenance during the life of 20 years.

[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.