Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-02T11:31:43Z No. of bitstreams: 1 Felipe Oliveira.pdf: 3179442 bytes, checksum: 0988804a0a58c2aaf337ea2f5034dc42 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-02T11:31:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Oliveira.pdf: 3179442 bytes, checksum: 0988804a0a58c2aaf337ea2f5034dc42 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / The locational marginal prices (LMPs) are essential financial guidelines for the electricity industry, which orientates most of the projects and deliberations in electrical market environments. In current scenario of the electricity markets, wind power plants and energy storage systems have been revealing itself as feasible and relevant electrical energy supply alternatives. In this work a generic methodology based on artificial intelligence (AI) techniques is formulated and applied to the calculation and decomposition of LMPs of electric power systems (EPS) with the insertion of energy storage systems and wind farms. In the proposed AI-based methodology the optimal power flow (OPF) model, on which the calculation and decomposition of LMP is based, considers the wind behavior profile volatility, the risks of wind power levels previously scheduled, and the energy storage systems operative peculiarities. The proposed AI-based methodology takes into account the mathematical and computational models of the particle swarm optimization (PSO) algorithm. This proposal was properly implemented and applied for the computation and decomposition of LMPs of test systems and considering different operative scenarios involving conventional power plants, wind farms, and energy storage systems. / Os preços marginais locacionais (LMPs – Locational Marginal Prices) consistem em diretrizes financeiras mercadologicamente indispensáveis para a indústria da eletricidade, os quais norteiam grande parte dos projetos e deliberações no âmbito dos mercados elétricos. No panorama vigente dos mercados elétricos, as plantas de geração eólica e os sistemas de armazenamento de energia vêm progressiva e ininterruptamente se revelando alternativas de suprimento de eletricidade cada vez mais relevantes e viáveis. Neste trabalho, é formulada uma metodologia genérica baseada em técnicas de inteligência artificial (IA) cuja aplicação tem o objetivo de computar e decompor os LMPs associados às barras constituintes de um sistema elétrico de potência (SEP) integrado por geradores convencionais, plantas de geração eólica e por sistemas de armazenamento de energia. Na metodologia IA proposta, o modelo de fluxo de potência ótimo (FPO) sobre o qual se alicerça o cômputo e a decomposição dos LMPs associados às barras de um SEP, leva em consideração a volatilidade inerente ao perfil comportamental dos ventos, os riscos associados à assunção de níveis previamente programados de potência proveniente da geração eólica e as peculiaridades operativas concernentes aos sistemas de armazenamento de energia. Adotando-se os modelos matemáticos e computacionais dos algoritmos de otimização por enxame de partículas (PSO – Particle Swarm Optimization), a metodologia IA proposta foi devidamente implementada e aplicada na aquisição e decomposição dos LMPs associados às barras constituintes de sistemas-testes submetidos a diferentes cenários operativos envolvendo centrais de geração convencionais, plantas de geração eólica e sistemas de armazenamento de energia.

[pt] No Brasil, existem muitos projetos em sistemas fotovoltaicos, e a projeção para os próximos anos é de crescimento devido incentivos governamentais e os elevados preços das tarifas de energia. Associado a isso, o mercado de armazenamento de energia com baterias de íons de lítio tem se mostrado promissor devido a uma considerável queda nos preços dessas baterias nos últimos anos. Isso pode representar uma oportunidade para o mercado de sistemas fotovoltaicos quando os incentivos acabarem. Este trabalho propõe um modelo PLIM (Programação Linear Inteira Mista) estocástico para dimensionar um sistema fotovoltaico integrado com armazenamento de energia em baterias para grandes consumidores de energia, usando cenários de geração e consumo, podendo considerar diferentes modalidades tarifárias. As variáveis de decisão são o número de painéis, inversores, baterias, a operação diária do sistema de armazenamento e a demanda contratada do consumidor. A função objetivo busca minimizar o custo de investimento no sistema fotovoltaico, baterias e fatura de energia. A abordagem proposta será analisada sob diferentes premissas, uma com incentivos governamentais sobre a anergia injetada na rede e outra na qual a injeção de energia na rede não é permitida, a fim de avaliar a importância das baterias para manter a atratividade econômica do sistema fotovoltaico. Os resultados indicaram que o efeito sinérgico do sistema fotovoltaico com baterias potencializa a arbitragem, que está relacionada com a diferença entre as tarifas de energia de ponta e fora ponta. Isso ocorre principalmente com operação zero exportação porque somente assim o consumidor é livre para escolher a capacidade do seu sistema fotovoltaico, que hoje é limitado no Brasil quando o sistema é conectado na rede de distribuição. / [en] In Brazil, there are many projects in photovoltaic systems, and the projection for the coming years is positive due to the government incentives and the expensive energy tariffs. Associated with this, the Lithium-ion battery storage systems market has been promising due to a significant drop in battery prices in the last few years. This may represent an opportunity for the photovoltaic system market when the incentives run-out. This work proposes a stochastic mixed integer linear programming (MILP) model to design a photovoltaic system integrated with battery energy storage for big electricity consumers, using generation and consumption scenarios, being able to consider different Time-of-Use tariffs. The decision variables are the number of panels, inverters and batteries, its daily operation and the power demand contracted. The objective function aims to minimize the cost of investment, in the photovoltaic system, batteries and electricity bill. The proposed approach will be analyzed under different assumptions, one with the government incentive about injected surplus and another in which the injection into the network is not possible, in order to assess the importance of a storage system to keep the economic attraction of the photovoltaic system. Results indicated that the synergic effect of the photovoltaic system and battery potentialize the arbitrage, which is related to the difference between peak and off-peak energy tariff. This occurs, mainly with Zero Export operation because only this way the consumer is free to choose the capacity of the photovoltaic system, which is limited in Brazil when the system is allowed to inject energy into the network.