Ingeniero Civil Eléctrico / Diferentes países alrededor del mundo se han planteado ambiciosos objetivos para alcanzar altos niveles de producción de energía en base a energías renovables en los próximos años. Esta situación, sumada a condiciones favorables desde el punto de vista de costos de inversión tanto para los proyectos de generación fotovoltaica como eólica, lleva a que se espere que ambas tecnologías tengan un rol importante en los sistemas de potencia del futuro. Sin embargo, una alta penetración de energías renovables no convencionales puede afectar el control y estabilidad de un sistema de potencia, especialmente desde el punto de vista de la frecuencia. Esto, ya que la generación variable desplaza generación síncrona convencional. Lo anterior provoca problemas, entre otras cosas, con la inercia del sistema debido a dos factores: 1) las plantas fotovoltaicas no poseen partes rotatorias, por lo tanto no pueden proveer de respuesta inercial durante desbalances de carga-generación y 2) la generación eólica al ser conectada mediante conversor, pierde la respuesta inercial natural asociada a sus partes giratorias. Como consecuencia, mientras más plantas eólicas y solares fotovoltaicas se integren al sistema, más reducida será la inercia del mismo y con esto su capacidad de hacer frente a las desviaciones de frecuencia ante grandes perturbaciones, lo que afecta fuertemente la estabilidad en frecuencia. Es por esto que con el fin de permitir altos niveles de energía renovable no convencional (ERNC) manteniendo la seguridad del sistema, se requiere incluir en el Unit Commitment restricciones adicionales. Los efectos mencionados son relevantes en sistemas de potencia aislados y pequeños. En el caso chileno el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) tiene proyectada una alta penetración de proyectos fotovoltaicos sin inercia. Por lo anterior, este trabajo se enfoca en estudiar la estabilidad de frecuencia del SING proyectado para el año 2017. El objetivo es encontrar funciones que caractericen la respuesta de la frecuencia del sistema frente a desbalances de carga-generación. Para ello, se realizan simulaciones dinámicas frente distintas contingencias en base a un modelo proyectado del SING. Los resultados del estudio indican que a medida que aumenta la generación variable, el sistema ve deteriorada su capacidad de control de frecuencia. Además se concluye una alta correlación entre el porcentaje de generación ERNC y la inercia del sistema y a su vez una estrecha correlación entre el rate of change of frecuency (Rocof) y la inercia del sistema. Esto último permite representar de forma matemática la relación entre el Rocof y la inercia del sistema. Finalmente el trabajo entrega una función por tramos que caracteriza la pendiente de caída de la frecuencia (Rocof), en función del desbalance, para diferentes valores de inercia del sistema. Se prueba la validez de la función obtenida con fallas históricas reales ocurridas en el SING para validar la propuesta. De esta forma se podría incorporar una restricción adicional al Unit Commitment para caracterizar la influencia de una alta penetración de ERNC en la frecuencia del sistema.

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Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-17T16:14:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Camila F. Wanderley de C. B. Moraes_versão Final.pdf: 2535411 bytes, checksum: d1c049b373557622907f11095871b5d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-17T16:14:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Camila F. Wanderley de C. B. Moraes_versão Final.pdf: 2535411 bytes, checksum: d1c049b373557622907f11095871b5d0 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / O crescimento da energia eólica no Mundo vem fomentando a geração de uma grande quantidade de dados observacionais oriundos de torres anemométricas. Tais dados são imprescindíveis a várias aplicações, entre as quais se destacam: a análise de viabilidade com respeito à implantação de centrais eólicas (na fase de prospecção) e avaliação do desempenho dos aerogeradores (na fase de operação da central eólica). Por exemplo, os dados observacionais do vento em superfície são empregados para a parametrização, calibração e validação dos modelos utilizados na avaliação do recurso eólico. Portanto, a análise de viabilidade para implantação de centrais eólicas é fortemente dependente da qualidade dos dados observacionais. Porém, apesar da importância de tais dados, são ainda extremamente escassas as publicações sobre garantia e controle de qualidade aplicados a dados anemométricos. De maneira a tentar mitigar esta lacuna do setor eólico, propõe-se, neste trabalho, um procedimento objetivo (automático) para a garantia da qualidade que permita o tratamento de quantidades massivas de dados observacionais, quantidades para as quais se tem como inviável o emprego de procedimentos subjetivos (baseados, por exemplo, no “olho treinado” de um meteorologista) ou mesmo semiobjetivos (semiautomáticos). O procedimento objetivo proposto está baseado em uma sequência de testes organizados em duas grandes classes: testes globais (que avaliam a qualidade de uma série temporal como um todo) e testes locais (que avaliam a qualidade de conjuntos de dados e mesmo dados individuais), sendo 3 as principais inovações deste trabalho: a introdução de uma análise paramétrica objetiva no teste do limite, a realização de um teste objetivo de consistência espacial para a verificação de dados individuais e (a mais relevante) a aplicação de um método objetivo para inferir os parâmetros dos testes. O procedimento objetivo proposto para a garantia da qualidade foi experimentado sobre os dados observacionais de velocidade média do vento (integrados em 10 min) oriundos de quatro torres anemométricas localizadas no litoral do Rio Grande do Norte. Tanto o procedimento como os resultados são aqui apresentados e discutidos. / The world wind power growth has been responsible for the generation of a huge amount of observational data from anemometrical masts. Such data are essential to several applications, being highlighted some of them: the feasibility analysis with respect to the deployment of wind farms (in the exploration phase) and the performance evaluation of wind turbines (during the wind farms operation phase). For example, surface wind observational data are used for parameterization, calibration and validation of models used for the wind resource assessment. Therefore, the feasibility analysis concerning the installation of wind farms is strongly dependent on the observational data quality. However, despite the importance of such data, publications on quality assurance and quality control applied to observational wind data are extremely scarce. In order to try to mitigate this gap in the wind sector, this work aims to establish an objective (automatic) procedure for quality assurance which addresses the treatment of a massive amount of observational data considering that for such amount it is unfeasible the employment of subjective procedures (for example, based on the "trained eye" of a meteorologist) or even a semi-objective (semi-automatic) procedure. The proposed objective procedure is based on a sequence of tests organized into two classes: the global tests (which evaluate the quality of a time series as a whole) and the local tests (which evaluate the quality of data clusters and even individual data), being the main innovations the addition of a parametric analysis in the range test, the addition of an objective spatial consistency test for verifying individual data and the (most important) the employment of an objective method to infer parameters of the tests. The proposed objective procedure for quality assurance was tested on 10 min-averaged wind speed observational data from four anemometrical masts located in the coastal region of the state of Rio Grande do Norte, Brazil. Both the procedures and the results are presented here.

Submitted by Luiza Maria Pereira de Oliveira (luiza.oliveira@ufpe.br) on 2017-07-20T17:58:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_Hugo_Gouveia_Biblioteca_Central (1).pdf: 2697951 bytes, checksum: c6c11f656ee81de84aeda051d25620c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T17:58:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_Hugo_Gouveia_Biblioteca_Central (1).pdf: 2697951 bytes, checksum: c6c11f656ee81de84aeda051d25620c4 (MD5) Previous issue date: 2011-12-22 / A previsão de ventos é de extrema importância para auxiliar nos estudos de planejamento e programação da operação da geração eólica. Vários estudos já comprovaram que o potencial eólico brasileiro, principalmente no Nordeste, onde os ventos apresentam uma importante característica de complementaridade em relação às vazões do rio São Francisco, pode contribuir significativamente para o suprimento de energia elétrica. Entretanto, o uso das forças dos ventos para produção de energia elétrica produz alguns inconvenientes, tais como, incertezas na geração e a dificuldade no planejamento e operação do sistema elétrico. Este trabalho propõe e desenvolve modelos de previsões de velocidades médias horárias de ventos e geração eólica a partir de técnicas de Redes Neurais Artificiais, Lógica Fuzzy e Análise Wavelet. Os modelos foram ajustados para realizar previsões com passos variáveis de até vinte e quatro horas. Para as previsões realizadas com alguns dos modelos desenvolvidos, os ganhos em relação aos modelos de referência foram da ordem de 80% para as previsões com passo de uma hora. Os resultados demonstraram que a Análise Wavelet aliada às ferramentas de inteligência artificial fornecem previsões muito mais confiáveis do que aquelas obtidas com os modelos de referência, principalmente para as previsões com passos de 1 – 6 horas. / Wind forecasting is extremely important to assist in planning and programming studies for the operation of wind power generation. Several studies have shown that the Brazilian wind potential can contribute significantly to the supply of electricity, especially in the Northeast, where the winds have an important feature of complementarity in relation to the flows of the San Francisco River. However, the use of of wind to generate electricity has some drawbacks, such as uncertainties in generation and some difficulty in planning and operation of the power system. This work proposes and develops models to forecast hourly average wind speeds and wind power generation based on techniques of Artificial Neural Networks, Fuzzy Logic and Wavelets. The models were adjusted for forecasting with variable steps up to twenty-four hours ahead. The gain of some models developed in relation to the reference models were approximately 80% for forecasts in a period of one hour ahead. The results showed that the wavelet analysis combined with artificial intelligence tools provide forecasts more reliable than those obtained with the reference models, especially for forecasts in a period of 1 to 6 hours ahead.

Orientador: Yaro Burian Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:40:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_DouglasRocha_M.pdf: 8421723 bytes, checksum: f650d1c3f8022b8a222f806b04eb0834 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O sistema construído nesta tese estima a geração elétrica em determinado local passível de instalação de uma usina de geração eólica. Sua arquitetura utiliza um processador que recebe dados de uma estação meteorológica de baixo custo e as envia para um servidor na nuvem. Este servidor analisa os dados e as projeções de geração eólica podem ser estimadas em tempo real / Abstract: The following thesis describes the construction and implementation of an open-source wind resource assessment system. The architecture uses an embedded processor that fetches environmental data from a low-cost weather station, and sends it to a cloud server where analyses such as projections of energy generation potential can be made in real time. The authors believe such a system can facilitate the inexpensive assessment of wind resources, especially in developing and transition economies, and thereby contribute to the development of renewable energy systems / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Insufficient Brazilian production of electricity in recent years leads to essential investments in the sector, increasing the possibility of using alternative energy. BNDES participation becomes necessary, as the only Brazilian bank to finance infrastructure and to offer specific lines for the segment of renewable energy. The aim of this study was to analyze whether the lines of credit offered by the BNDES by December 2013 were adequate for the financing of wind power generation projects. In this dissertation, a survey of credit lines from BNDES is presented for wind energy, considering the context of the historical performance of the bank and the main aspects of wind energy in Brazil by the year 2013. The presented research is qualitative, bibliographic and documentary. The documents analyzed are only those of public and unrestricted access. Due to the availability of data and consolidated reports in official media, the survey period was restricted until December 2013. The results showed that the BNDES did not make available lines of specific funding for wind energy production. However, the lines oriented in a comprehensive way, the production of renewable energies were appropriate to wind projects. Despite the availability of financing lines, there are bureaucratic barriers that hinder the use of these resources. / A insuficiente produção brasileira de energia elétrica nos últimos anos leva a imprescindíveis investimentos no setor, ampliando a possibilidade de utilização das energias alternativas. A participação do BNDES torna-se necessária, por ser o único banco brasileiro a financiar a infraestrutura e a oferecer linhas específicas para o segmento das energias renováveis. O objetivo desse estudo foi analisar se as linhas de crédito oferecidas pelo BNDES até dezembro de 2013 foram adequadas ao financiamento de projetos de geração de energia eólica. Nesta dissertação, é apresentado um levantamento das linhas de financiamento do BNDES para a energia eólica, considerando o contexto da atuação histórica do banco e os principais aspectos da energia eólica no Brasil até o ano de 2013. A pesquisa apresentada é de natureza qualitativa, bibliográfica e documental. Os documentos analisados são somente àqueles de acesso público e irrestrito. Devido à disponibilidade de dados e relatórios consolidados, em meios oficiais, o período da pesquisa foi restrito até dezembro de 2013. Os resultados obtidos apontaram que o BNDES não disponibilizava linhas de financiamentos específicas para a produção eólica de energia. Entretanto, as linhas voltadas, de maneira abrangente, à produção de energias renováveis foram adequadas aos projetos eólicos. Apesar da disponibilidade de linhas de financiamento, há entraves burocráticos que dificultam o uso desses recursos.

Ingeniero Civil Eléctrico / La energía eólica permite a los países diversificar su matriz energética utilizando un recurso natural y disponible localmente, lo cual contribuye a su independencia de los mercados internacionales de combustibles fósiles. En Chile, actualmente existe potencial para la instalación de 40.000 MW en turbinas eólicas. La baja huella de carbono asociada a esta tecnología ha promovido su integración al Sistema Eléctrico Nacional. Debido a la naturaleza estocástica del viento, la energía eléctrica generada con fuentes eólicas se comporta de forma variable e intermitente. Estas variaciones se producen a escala diaria e incluso intra-horaria y suponen un problema para el operador del sistema eléctrico, lo cual convierte a este fenómeno en una de las barreras que deben ser sorteadas para favorecer su incorporación a cualquier sistema eléctrico de potencia. En el presente documento, se propone la diversificación geográfica como mecanismo de mitigación de la variabilidad intra-diaria de la producción conjunta de electricidad de un grupo de parques eólicos, utilizando la desviación estándar de la curva diaria de generación eléctrica como métrica de la variabilidad de las fuentes eólicas. Para esto se utilizó un modelo de optimización adaptado del modelo de Selección de Carteras de Markowitz, que permite hallar la forma óptima de repartir la potencia nominal instalada sobre un conjunto de perfiles geográficos de generación eléctrica, de manera de cumplir con un nivel dado de potencia media generada y minimizar la variabilidad. A partir de la curva de Markowitz, se eligen tres configuraciones diferentes que representan tres planes de expansión de generación eólica al año 2025, estos planes de expansión se comparan con el plan de expansión del caso base obtenido de un estudio previo. La primera configuración, presenta el menor promedio de desviación estándar intra-diaria, y un factor de planta 7.6% menor que el caso base. Se obtuvo una reducción del promedio de variabilidad anual del 36.5 %. La segunda configuración, presenta un promedio de desviación estándar intra-diaria menor que el caso base, con igual factor de planta que éste. En este caso se reduce la variabilidad intra-diaria en un 32.4 %, y la energía generada por fuentes eólicas mantiene su nivel. Finalmente, se estudió una tercera configuración, en la cual se logra producir un 7.6% más de energía, con una variabilidad prácticamente igual que el caso base. La energía generada por los proyectos considerados en estos planes de expansión permite, en promedio, evitar la emisión de 9.4 millones de toneladas de CO2 que resultarían de generar dicha energía con unidades termoeléctricas a carbón. En general, los tres escenarios reducen la razón entre variabilidad intra-diaria y potencia media. Finalmente estos planes se evaluaron utilizando el modelo de Programación de Corto Plazo (PCP) que utiliza actualmente el CDEC-SIC, para analizar, mediante los resultados del predespacho, el impacto que éstas configuraciones tienen sobre el desempeño del sistema. Los resultados indican que los casos 2 y 3 requieren de una menor cantidad de energía generada por fuentes térmicas para mantener el balance, con respecto al caso base, con lo cual se logra una reducción del 0.4% y del 3.4% -respectivamente- en las emisiones de CO2 del parque térmico. Mientras que para el primer caso, debido al menor factor de planta total, la generación térmica aumenta en un 0.9% con respecto al caso base, lo que implica un 0.8% más de emisiones de CO2.

Orientador: Mateus Ricardo Nogueira Vilanova / Coorientador: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: José Alexandre Matelli / Banca: Diovana Aparecida dos Santos Napoleão / Resumo: Sistemas híbridos de geração de energia, que combinam a geração eólica com a geração hidráulica, são um modo de melhorar o aproveitamento da energia gerada pelos inconstantes e aleatórios ventos, e supri-la quando houver a demanda de energia por parte dos consumidores. A presente pesquisa analisa a possibilidade de conversão de centrais hidrelétricas convencionais em centrais de acumulação por bombeamento associadas a centrais eólicas, visando o aumento da oferta de energia elétrica no horário de ponta do Sistema Elétrico Brasileiro. Esta pode ser uma ser uma alternativa sustentável de adaptação do sistema hidrotérmico brasileiro às mudanças climáticas e a períodos de escassez hídrica. A pesquisa é desenvolvida através de um estudo de caso na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul, mais especificamente, nas Usinas Hidrelétricas de Paraibuna e Santa Branca. A análise consiste em fazer simulações de operação de uma Central Hidrelétrica de Acumulação por Bombeamento (CHAB) para bombear água no horário fora de ponta e gerar a energia acumulada no horário de ponta, associado a um parque eólico para alimentar as bombas e assim sincronizar a geração de energia eólica com o pico de demanda energética. São realizadas simulações com três objetivos diferentes (melhoria do uso da água, maximização da geração da energia no horário de ponta e a maximização da variação total de energia gerada e consumida). Em termos de variação de energia gerada, conclui-se que a CHAB propicia um aumento ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hybrid systems for power generation that combine wind with hydroelectric generation are a way to synchronize the power demand from grid and the power generated by the wind power generation. The research project analyses the adaptation of existing hydro powerplants, changing them into Power Storage Powerplants, combined with wind farms to increase the energy generation in the peak-demand period in Brazilian Electrical System. It can be a sustainable solution to adapt the Brazilian Hydro-Thermal System to climate changes and drought periods. The research project has been developed in a system proposed in the Paraiba do Sul Basin, specifically, in the Paraibuna and Santa Branca Power Plants. The analysis consists in simulating the daily operation of Pumped Storage Powerplant (PSP) to pump the water in the off-peak period and generate the storage energy in the peak period, linked to a wind farm to feed the pumps to synchronize the energy generated by wind farm with peak-demand period. Three goals (improve the water usage, maximization of power generated in the peakdemand period and maximization of overall power generated) has been simulated. Regarding the addition of power generated, PSPs can increase by 12.5% approximately (in relation to the total amount generated annually by the Paraibuna Powerplant) or 41.8 GWh/year during peakdemand period, fulfilling the peak power demand and consequently improve the stability of overall electric system. The energy balance of Paraibuna Powe... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Resumo: A produção de energia eólica tem se destacado no Brasil e mostrado grande importância na questão ambiental, pois auxilia na redução da emissão dos gases poluentes na atmosfera, provenientes de outras fontes de energia. Neste trabalho é proposta uma modelagem matemática de otimização multiobjetivo a qual explora a produção de energia eólica em um problema de despacho econômico e ambiental termo-eólico. O principal objetivo é mostrar que uma metodologia determinística envolvendo os métodos de otimização multiobjetivo de restrições canalizadas progressivas e de técnicas de programação por metas ponderadas, em conjunto com o método de pontos interiores, é eficiente à resolução deste problema. É proposta uma nova técnica, a qual é uma combinação entre os métodos de otimização multiobjetivo citados. As soluções dos subproblemas gerados por estes métodos serão determinadas através de pacotes computacionais, onde são apresentados resultados de casos distintos de produção de energia, mostrando a insuficiência da energia eólica nos custos operacionais da geração e no impacto ambiental / Abstract: The production of wind energy has stood out in Brazil and has shown great importance in the environmental issue, as it assists to reduce of polluting gases in the atmosphere arising out of other sources of energy. In this work a mathematical modeling of optimization multiobjective is proposed, which explores the wind energy production in a thermal-wind environmental and economic dispatch problem. The main objective is to show that a deterministic methodology involving the multiobjective optimization methods, progressive bounded constraints and weighted goal programming techniques, together with an interior point method, is e cient to solve this problem. A new technique is proposed, which is a combination of the mentioned multiobjective optimization methods. The solutions of the generated subproblems by these methods will be determined through of computational package and the results of distinct cases of energy production will be presented, showing the in uence of the wind power on the generation and on the environmental impact. / Doutor

Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Celso Eduardo Tuna / Banca: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Eduardo Godoy Júnior / Resumo: Atualmente, governos de todo o mundo estão se preocupando pelos efeitos das economias, indústrias e políticas no meio ambiente, criando regulações para fomentar a utilização de tecnologias menos poluidoras. No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é o ente federal de promover a implementação de fontes renováveis para a geração de eletricidade. A ANEEL mediante a resolução Nº 482/2012 permite aos usuários finais a instalação de tecnologias renováveis para produzir eletricidade para suas cargas elétricas, incrementando assim a porcentagem de energias alternativas na matriz energética nacional, considerando também os projetos renováveis de grande escala. Neste trabalho, realizou-se um estudo para conhecer a viabilidade da implementação de sistemas híbridos de geração de energia elétrica (SHGEEE) em edifícios, utilizando energia eólica e solar fotovoltaica. A metodologia para a análise técnica consistiu em obter o consumo de energia elétrica de edifícios residenciais de baixa, média e alta renda no Brasil, para assim com base nos recursos eólicos e solares de Fortaleza (CE) e Lagoa Santa (MG), realizar o balanço energético anual e desta forma dimensionar os SHGEE para seis cenários estudados. Baseado nos resultados técnicos, a metodologia econômica analisou a viabilidade financeira de implementar no Brasil os seis SHGEE dimensionados utilizando engenharia econômica para conhecer o investimento dos projetos, os custos da energia elétrica gerada pelas plantas híbri... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, governments around the world are worried about the effects of economies, industries and environment policies, making them to create regulations to encourage the use of less polluting technologies. In Brazil, the National Electric Energy Agency (ANEEL) is the federal entity to promote the implementation of renewable sources for generating electricity. ANEEL Resolution No. 482/2012 allows end users to install renewable energy sources to produce electricity for their electrical charges, increasing the percentage of alternative energy in the national energy matrix, in addition of renewable projects of large scale. In this work was made a study to know the feasibility of implementing hybrid electricity generation systems SHGEE in buildings, using wind power and solar photovoltaic energy. The methodology for the technical analysis consisted in obtaining the electricity consumption of a low, medium and high income residential building in Brazil, thus based on wind and solar resources in Fortaleza (Ceara State) and Lagoa Santa (Minas Gerais State), performing annual energy balance for dimensioning SHGEE for six scenarios studied. Considering the technical results, the economic methodology analyzed the financial feasibility of implementing in Brazil six SHGEE sized applying economic engineering and determining the project investments, the costs of electricity generated by hybrid plants and the payback period of the investment. In the environmental analysis determined the amo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre