En 2007 avec la directive sur les énergies renouvelables, l’Union Européen s’est engagée à développer une économie à faible intensité de carbone. Cette directive amène à réduire les émissions de gaz à effet de serre en augmentant entre autres la partie d’énergie produite par des sources renouvelables. Le processus d’insertion massive d’énergies renouvelables dans le mix électrique européen, est d’ores et déjà un fait acquis et ses effets sont tangibles. Cependant, à côté de ses effets environnementaux bénéfiques, l’intégration à large échelle du renouvelable ne va pas sans causer des interrogations techniques et réglementaires. Par conséquent, de nouvelles stratégies de gestion du système électrique doivent être pensées et actées pour garantir un fonctionnement fiable et économiquement acceptable. Les micro réseaux sont à cet effet, un réceptacle intégrateur avec suffisamment de flexibilité pour accueillir un système de gestion capable de répondre aux exigences ci-dessus. Les travaux de cette thèse sont centrés sur la conception, le développement et l’implémentation de différentes stratégies de gestion des micro réseaux. Les algorithmes développés visent, soit à faciliter l’intégration du renouvelable à large échelle, soit à garantir un fonctionnement efficace et économique du système électrique. Une nouvelle architecture de réseau de distribution composé de micro réseaux clustérisés a été premièrement proposée. Chaque micro réseau est composé de systèmes de production à base ou non de renouvelable, des systèmes de stockage et de charges. Une stratégie de gestion énergétique optimale a été ensuite définie et développée. Cette stratégie permet de gérer la planification à court-terme et le contrôle en temps-réel des micro réseaux via un usage adéquat des sources et ce, tout en réduisant le coût du micro réseau. Un système multi-agents et l’optimisation linéaire mixte en nombres entiers ont été utilisés pour le développement et l’implémentation de cette stratégie intelligente distribuée. D’un point de vue extérieur, chaque micro réseau est vu comme une entité cohérente capable de supporter le fonctionnement du réseau principal en utilisant un ensemble de ses sources flexibles. Ainsi, que la seconde partie de cette thèse exploitera les clusters des micro réseaux et leurs propriétés pour gérer au mieux le réseau de distribution hôte. La conceptualisation technico-économique de différents mécanismes de gestion des réseaux de distribution a été abordée. Le développement d’une architecture de gestion hiérarchisée en plusieurs niveaux d’intelligence a permis de réduire la complexité du système et faciliter l’implémentation d’un réseau flexible, extensible et à fort taux de pénétration de renouvelables. Cette gestion distribuée a été possible grâce à une connaissance locale des modèles et des comportements des différentes systèmes connectés, et à un usage local des informations. Les travaux théoriques ont été ensuite testés sur une plateforme expérimentale conséquente et les résultats finaux ont corroboré les attentes de la théorie. / In 2007 with the renewable energy directive, the European Union established the development of a low-carbon economy. This directive aims to decrease greenhouse gas emissions by increasing the energy produced by renewable energy. Already today, the massive diffusion of renewable systems is tangible in the European electricity mix. However, in spite of their potential benefits, their large-scale integration leads to new technical and regulatory questions. Consequently, new management strategies need to be developed and applied in order to ensure a reliable and economical operation of the system. Microgrids are considered to be one of the most effective and flexible solutions able to meet these new needs.The main goals of this thesis are the conceptualization, development and implementation of different management strategies for microgrids. The algorithms developed aim to facilitate the massive integration of renewables and at the same time lead to an effective and economic operation of the systems. A new architecture of distribution grids based on cluster of microgrids was proposed. Each microgrid is composed of a number of renewable-based and conventional generation systems, storage systems and consumption. An optimal and distributed energy management strategy was then defined and developed. This strategy allows to manage the short-term energy management and real-time control of microgrids by using the connected sources in a smart and cost-efficient way. A multi-agent system and the mixed integer linear optimization technique were used for the implementation of this strategy.From a global point of view, each microgrid is seen as a coherent entity, which can support network operation by using its flexible and aggregated sources. Hence, the second part of this thesis aims to understand how distribution grids can exploit these cluster of microgrids and their properties. Different mechanisms for the active management of distribution grids are conceptualized from the technical and economical point of view. A new strategy based on hierarchical management of different smart levels allow to reduce the complexity of the system and to implement a more flexible and extensible system, thanks to a more local use of model knowledge and users behaviour. On the end, the theoretical work were tested on an experimental test-bed in order to show the effectiveness of the proposed theories.

Nesta dissertação apresenta-se um estudo sobre o desempenho dinâmico do sistema elétrico de potência, frente à conexão de um parque eólico ligado através de conversores de frequência e de geradores síncronos de fontes hidrelétricas e termoelétricas. Dependendo da forma com que é gerenciado, este tipo de geração pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho analisa o comportamento da estabilidade transitória nos sistemas de potência do ponto de vista da geração com inserção de fontes renováveis. Um sistema elétrico é proposto com dados reais do Rio Grande do Sul e modelado nos programas ANAREDE e ANATEM, considerando seus principais componentes, entre eles, linhas de transmissão, cargas, geradores e transformadores. São utilizadas estratégias de controle do programa ANATEM para a operação dos mesmos e estudar o comportamento do sistema elétrico de potência frente a diferentes eventos. Simulações são realizadas para investigar a influência de diversos fatores na resposta transitória do sistema. Os fatores analisados são: tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de geração das fontes tradicionais e das fontes eólicas. A análise dos resultados mostrara o impacto deste tipo de fontes instaladas no sistema em regime permanente e transitório. / This thesis introduces a study of an electric power system’s dynamic performance with traditional generation sources (hydro and thermoelectric) and wind farms. Depending on how it is managed, significant impact in the electric power system may occur. The power system transient stability is analyzed in this thesis considering the insertion of renewable energy resources. An equivalent power system is proposed with real data of Rio Grande do Sul and modeled using ANAREDE and ANATEM software, including as its main components, transmission lines, loads, generators and transformers. The control strategies present in the software ANATEM are used for the operation of these components, and then, to study the behavior of the electric power system against different events. Simulations are performed to investigate the influence of various factors on the transient response of the system. The factors analyzed are: time of fault clearing, system load, generation levels from traditional sources and wind sources. The analysis of the results shows the impacts of these specific resources in the system performance for steady state operation and transient state.

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-05T15:16:09Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1606899 bytes, checksum: 90c3cfba727598d80a41bea38edd76ef (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-05T15:16:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1606899 bytes, checksum: 90c3cfba727598d80a41bea38edd76ef (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present work aims to simulate the effects of connecting photovoltaic power plants in the active energy losses of the distribution system at the west of the state of Paraíba. Initially was done the modeling of the distribution system, which has one supply point, 20 substations 69/13.8 kV and 25 distribution lines 69 kV. For network analysis was used the Newton-Raphson method for solution of power flow after and before the insertion of photovoltaic plants and finally an optimized allocation of solar photovoltaic plants has been proposed with the aim of minimizing losses of active power using genetic algorithms. / O presente trabalho tem como objetivo simular os efeitos da conexão de centrais geradoras fotovoltaicas nas perdas de energia ativa do sistema de distribuição do oeste do estado da Paraíba. Inicialmente foi realizada a modelagem do sistema de distribuição, que possui um ponto de suprimento, 20 subestações rebaixadoras 69/13,8 kV e 25 linhas de distribuição 69 kV. Para análise da rede foi utilizado o método de Newton-Raphson para solução do fluxo de potência do sistema antes e depois da inserção das centrais fotovoltaicas e por fim foi proposta uma alocação otimizada das centrais solares fotovoltaicas com o objetivo de minimização das perdas de energia ativa utilizando algoritmos genéticos.

Nesta dissertação apresenta-se um estudo sobre o desempenho dinâmico do sistema elétrico de potência, frente à conexão de um parque eólico ligado através de conversores de frequência e de geradores síncronos de fontes hidrelétricas e termoelétricas. Dependendo da forma com que é gerenciado, este tipo de geração pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho analisa o comportamento da estabilidade transitória nos sistemas de potência do ponto de vista da geração com inserção de fontes renováveis. Um sistema elétrico é proposto com dados reais do Rio Grande do Sul e modelado nos programas ANAREDE e ANATEM, considerando seus principais componentes, entre eles, linhas de transmissão, cargas, geradores e transformadores. São utilizadas estratégias de controle do programa ANATEM para a operação dos mesmos e estudar o comportamento do sistema elétrico de potência frente a diferentes eventos. Simulações são realizadas para investigar a influência de diversos fatores na resposta transitória do sistema. Os fatores analisados são: tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de geração das fontes tradicionais e das fontes eólicas. A análise dos resultados mostrara o impacto deste tipo de fontes instaladas no sistema em regime permanente e transitório. / This thesis introduces a study of an electric power system’s dynamic performance with traditional generation sources (hydro and thermoelectric) and wind farms. Depending on how it is managed, significant impact in the electric power system may occur. The power system transient stability is analyzed in this thesis considering the insertion of renewable energy resources. An equivalent power system is proposed with real data of Rio Grande do Sul and modeled using ANAREDE and ANATEM software, including as its main components, transmission lines, loads, generators and transformers. The control strategies present in the software ANATEM are used for the operation of these components, and then, to study the behavior of the electric power system against different events. Simulations are performed to investigate the influence of various factors on the transient response of the system. The factors analyzed are: time of fault clearing, system load, generation levels from traditional sources and wind sources. The analysis of the results shows the impacts of these specific resources in the system performance for steady state operation and transient state.

A geração termelétrica a partir da biomassa proveniente do setor sucroenergético brasileiro, além de ser vista como opção para investimentos no setor de energias renováveis, pode contribuir com o suprimento de energia mantendo aspectos inerentes às vantagens sociais, estratégicas e ambientais que o favorecimento de um setor genuinamente desenvolvido no Brasil pode atribuir à matriz de energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho é analisar o potencial adicional de energia elétrica que pode ser gerado a partir de recursos do setor sucroenergético. Os objetivos específicos estão em determinar e dimensionar os possíveis combustíveis para geração termelétrica no setor sucroenergético, em determinar quais rotas tecnológicas possibilitam o aumento da geração de energia e em quantificar a geração específica bruta de energia para cada tecnologia selecionada. O método consiste na realização de revisão bibliográfica para alocar o tema de estudo e pesquisa, com posterior elaboração de pesquisas documentais com o intuito de reunir dados e estimativas necessárias ao desenvolvimento do cálculo, coletando dados em publicações de institutos, entidades, empresas e consultores (dados de estimativas de produção de cana-de-açúcar para o período projetado e a definição dos recursos combustíveis e dos recursos tecnológicos). A seguir, para cada tecnologia de geração de energia elétrica, são apresentados arranjos com seus respectivos balanços de energia, índices de geração específica bruta de energia para as condições de cogeração e de geração de energia elétrica pura, vantagens, desvantagens e a inserção destas tecnologias ao longo do período estimado. Os resultados apontam que a expansão da produção de cana-de-açúcar, baseada na expansão agrícola e no aumento da produtividade, bem como o incremento tecnológico dos sistemas termelétricos de potência disponíveis comercialmente para o setor sucroenergético podem permitir a projeção de cenários com 26 GW de capacidade instalada com a utilização do bagaço e 33 GW com a inserção de palha. A importância deste trabalho está relacionada com a apresentação do estado da arte da tecnologia disponível para a geração termelétrica a partir do setor sucroenergético, pelo fato de apresentar os índices de geração específica para diferentes cenários de disponibilidade combustível e de tecnologias aplicáveis e por permitir análises entre os grupos tecnológicos e as biomassas disponíveis para a geração. / The biomass power generation in the Brazilian sugar & ethanol industry, besides being seen as an option for investments in the renewable energy sector, may contribute to the energy supply while maintaining aspects related to social, strategic and environmental advantages that the support of a sector genuinely developed in Brazil can attribute to the electricity matrix. The main purpose of this study is to analyze the surplus electricity that can be generated from resources of the sugar & ethanol industry. The specific aims are to determine and measure the potential fuels for power generation in the sugar & ethanol industry, to determine which technological routes enable an increase in the power generation and to quantify the specific gross power generation for each selected technology. The method consists of conducting a literature review in order to place the subject of study, with further development of documentary research in order to collect data necessary for developing the calculation, collecting data in publications from institutes, organizations, companies and consultants (sugarcane production data estimates for the foreseen period of study and the definition of fuel and technology resources for power generation). Afterwards, for each power generation technology, arrangements are presented with their respective energy balances, the specific gross power generation for the cases of process cogeneration and power generation stand-alone, the advantages, disadvantages and the inclusion of these technologies over the projected period. The results show that the expansion of production of sugarcane, based on agricultural expansion and increased productivity as well as the technological improvement of commercially available power generation systems for the sugarcane industry may allow scenarios with 26 GW of installed capacity using the sugarcane bagasse and 33 GW with the insertion of the sugarcane straw. The significance of this work is related to the presentation of the state of the art technology available for the thermoelectric generation from sugarcane industry. It is also connected to the fact of presenting an index of specific power generation for different scenarios of fuel availability and applicable technologies as well as enabling analysis of technological groups and available biomass for power generation.

Nesta dissertação apresenta-se um estudo sobre o desempenho dinâmico do sistema elétrico de potência, frente à conexão de um parque eólico ligado através de conversores de frequência e de geradores síncronos de fontes hidrelétricas e termoelétricas. Dependendo da forma com que é gerenciado, este tipo de geração pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho analisa o comportamento da estabilidade transitória nos sistemas de potência do ponto de vista da geração com inserção de fontes renováveis. Um sistema elétrico é proposto com dados reais do Rio Grande do Sul e modelado nos programas ANAREDE e ANATEM, considerando seus principais componentes, entre eles, linhas de transmissão, cargas, geradores e transformadores. São utilizadas estratégias de controle do programa ANATEM para a operação dos mesmos e estudar o comportamento do sistema elétrico de potência frente a diferentes eventos. Simulações são realizadas para investigar a influência de diversos fatores na resposta transitória do sistema. Os fatores analisados são: tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de geração das fontes tradicionais e das fontes eólicas. A análise dos resultados mostrara o impacto deste tipo de fontes instaladas no sistema em regime permanente e transitório. / This thesis introduces a study of an electric power system’s dynamic performance with traditional generation sources (hydro and thermoelectric) and wind farms. Depending on how it is managed, significant impact in the electric power system may occur. The power system transient stability is analyzed in this thesis considering the insertion of renewable energy resources. An equivalent power system is proposed with real data of Rio Grande do Sul and modeled using ANAREDE and ANATEM software, including as its main components, transmission lines, loads, generators and transformers. The control strategies present in the software ANATEM are used for the operation of these components, and then, to study the behavior of the electric power system against different events. Simulations are performed to investigate the influence of various factors on the transient response of the system. The factors analyzed are: time of fault clearing, system load, generation levels from traditional sources and wind sources. The analysis of the results shows the impacts of these specific resources in the system performance for steady state operation and transient state.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T14:57:44Z No. of bitstreams: 1 thainansantostheodoro.pdf: 6277443 bytes, checksum: 64fdae570574b42d13c86c42cedaca9e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-25T15:29:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thainansantostheodoro.pdf: 6277443 bytes, checksum: 64fdae570574b42d13c86c42cedaca9e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T15:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thainansantostheodoro.pdf: 6277443 bytes, checksum: 64fdae570574b42d13c86c42cedaca9e (MD5) Previous issue date: 2016-09-05 / Esta dissertação apresenta uma técnica de simulação híbrida no domínio do tempo de programas de transitórios eletromecânicos e eletromagnéticos usando o MatLab/ Simulink, a qual confere eficiência computacional e precisão, tanto na análise de sistemas de potência, quanto de controle, sobretudo em situações nas quais fenômenos eletromagnéticos e eletromecânicos se sobrepõe, como é o caso da integração de grandes parques eólicos. Para que ocorra a interação entre os dois programas é necessário a adequação das grandezas de fasores para formas de onda e vice versa, assim, é apresentada uma nova abordagem de extração de fasores instantâneos a partir do DSOGI com boa eficiência computacional com perda desprezível de informações. A comunicação regular entre os programas é feita através do protocolo de comunicação baseado na plataforma TCP/IP, que possibilita a representação de modelos distribuídos e a divisão do esforço computacional. São apresentados resultados de simulação para a integração de um parque eólico, representado por um aerogerador DFIG, à uma rede de 29 barras e 7 geradores. Todo o sistema foi representado em um programa de transitórios eletromagnéticos para comparação com os resultados do programa híbrido. Os resultados se mostraram encorajadores já que houve diminuição de quase 70% do tempo de processamento. / This dissertation presents a hybrid simulation technique in the time domain of electromechanical and electromagnetic transient programs using the MatLab/Simulink, which confers computational efficiency and precision, in both power system and control analysis, mainly in situations where electromagnetic and electromechanical phenomena overlap, such as the integration of large wind farms. In order to guarantee the interaction between the two programs it is necessary to adapt the phasor magnitudes to waveforms and vice versa, thus, a new approach is presented for the extraction of instantaneous phasors using the DSOGI approach, with good computational efficiency and negligible loss of information. The regular communication between the programs is done through the communication protocol based on the TCP/IP platform, which allows the representation of distributed models and enables the division of computational effortt between computers. Simulation results are presented for the integration of a wind farm, represented by a DFIG, to a network of 29 bars and 7 generators. The entire system was represented in an electromagnetic transient program for comparison with the results of the hybrid program. The results were encouraging since there was a decrease of almost 70 % of the processing time.

Orientadores: Sérgio Valdir Bajay, Moacyr Trindade de Oliveira Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dester_Mauricio_D.pdf: 5389676 bytes, checksum: 7c5e6ad30bbd780ddf1b9300f7cc4317 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A eletricidade é bem de consumo e também insumo posicionado dentre aqueles considerados essenciais para a sociedade moderna. Neste contexto, o planejamento e a construção de uma matriz de energia elétrica é questão de importância capital não somente para o setor elétrico, como também para o desenvolvimento do Brasil. A constituição desta matriz deve ser pautada, sobretudo, pelo aspecto sustentabilidade. Neste sentido, sua concepção deve, imprescindivelmente, contemplar todas as perspectivas que permeiam o processo estratégico que a origina, a saber: técnica, econômica e sócio-ambiental. Somente balizado por estas óticas é possível proporcionar a expansão da oferta de energia elétrica de forma sustentável e com segurança no que concerne ao atendimento pleno da demanda, um requisito indispensável para que este serviço possa ser um sólido sustentáculo de um processo maior: o desenvolvimento socioeconômico da sociedade brasileira. A participação das fontes renováveis na matriz de energia elétrica é fator desejável e colabora, de forma meritória no que diz respeito aos impactos ambientais decorrentes da produção de eletricidade. Todavia, há algumas questões de ordem econômica e principalmente técnica as quais devem ser tratadas e lapidadas de forma a eliminar as lacunas existentes, permitindo que se possa estabelecer planos de expansão da oferta de eletricidade sustentáveis sob todos os pontos de vista. O objetivo principal deste trabalho é proporcionar e aprofundar o debate sobre estas questões e apresentar uma solução que propicie a integração das fontes renováveis na matriz de energia elétrica brasileira mantendo a confiabilidade no atendimento da carga. Outrossim, não somente os aspectos técnico e econômico foram contemplados na análise, mas, também o socioambiental, possibilitando assim oferecer subsídios para a evolução da oferta com orientação para a sustentabilidade. Para elaboração da proposta foi realizado um estudo abrangente sobre as principais fontes primárias a partir das quais é possível produzir eletricidade, além de uma revisão de todo o extenso e complexo caminho pelo qual passou o setor de planejamento da expansão desde seus primórdios até o modelo atual. São também apresentados vários pontos de vista sobre as dificuldades encontradas pelo planejador, desde os empecilhos de ordem regulatória, passando por aqueles oriundos de uma falta de coordenação dentre os setores do governo envolvidos no problema, até as questões de ordem ambiental. Por fim, no decorrer do trabalho e particularmente ao concluí-lo, propõe-se um conjunto de medidas estratégicas por intermédio das quais se pode construir uma matriz de energia elétrica segura e sustentável e lograr êxito, sob as perspectivas técnica, econômica e socioambiental, ao se realizar o planejamento da expansão da oferta, seja no horizonte de curto, médio ou longo prazos / Abstract: Electricity is not just a consumer good but also an input which commands a place amongst those goods considered essential to modern society. In this context, the planning and construction of an electricity matrix is a question of paramount importance, not just for the electricity sector but also for Brazil's development as a whole. The establishment of this matrix should, above all, be regulated with an emphasis on sustainability. In this regard, its conception must necessarily embrace all the perspectives that imbue the strategic process that gives rise to it: technical, economic and socio-environmental. Delimited by these viewpoints alone, it is possible to provide the sustainable expansion of an electric power supply that is also secure in terms of being able to fully meet demand. This is a fundamental prerequisite to this service becoming a solid base for a larger process, namely the socio-economic development of Brazilian society. The participation of renewable energy sources in the electric energy matrix is a desirable factor and contributes laudably to the mitigation of environmental impacts resulting from the electricity generation. Nevertheless, there are several issues of an economic and mainly technical nature which have to be dealt with and refined in order to close the existing gaps and enable plans to be established, that are sustainable from all points of view, for the expansion of an electric power supply. The main aim of this study is to prompt, and study in greater depth, the debate over these issues and present a solution that delivers the integration of renewable sources into Brazil's electricity matrix while maintaining reliability of load fulfillment. Similarly, not only were the technical and economic aspects covered in the analysis but also the socio-environmental aspects, thereby making it possible to provide support for the evolution of a sustainability-oriented supply. For the purposes of drafting this proposal, a wide-ranging study was conducted of the principal primary sources from which it is possible to generate electricity, as well as a review of the long and complex path which the expansion planning sector has taken, from its outset through to the current model. Various points of view are also put forward about the difficulties encountered by the planner, ranging from the regulatory obstacles to those arising from a lack of coordination between the government sectors involved in the problem and to issues of an environmental nature. Finally, throughout the study and in particular in its conclusion, a set of strategic measures is proposed through which a secure, sustainable electricity matrix can be constructed from a technical, economic and socio-environmental perspective, which is successful in carrying out supply expansion planning in the short, medium and long term / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Diploma thesis The possibilities of using renewable energy sources in a family house in the village of Hovězí is divided into two parts. The theoretical part describes the types of renewable resources and the possibilities of drawing up the subsidy program Kotlíková dotace. In the practical part describes the object of the family house. For this house the necessary attachments were made for the possibility of drawing the Kotlýkové subsidy and the most suitable source of heat was chosen with the calculation of the costs of implementation and evaluation of the payback period.

This diploma thesis is divided into two parts, namely the theoretical and practical part. In the theoretical part, the issue is dismantled from the current state of electric power, share the production of individual sources, the market for photovoltaic and mobile photovoltaic systems through the description of the theory of solar radiation and all the necessary components to build the isolated photovoltaic power plant. The practical part deals with dimensioning, selection of suitable components and the actual one own design and implementation of a mobile photovoltaic power plant.