O desenvolvimento sustentável busca satisfazer as necessidades humanas no presente sem comprometer a capacidade de satisfazer as necessidades da sociedade no futuro. Com a demanda crescente por energia, a diversificação da matriz energética atual e a busca por fontes renováveis complementares tornam-se cada vez mais importantes. Entre essas fontes as energias provenientes do sol e das correntes de ar se destacam como duas das mais promissoras e, na busca pelo aproveitamento direto da radiação solar e da energia cinética oriunda dos ventos, diversas tecnologias tem sido estudadas e desenvolvidas. No Brasil, segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL (2016) as fontes de energia eólica e solar fotovoltaica representam pouco mais de 6% do total considerando os empreendimentos em operação, o que indica uma oportunidade para a expansão da geração de energia elétrica utilizando estas fontes limpas. Considerando, então, a relevância que a geração renovável de energia assume nesse contexto, este trabalho detalha a implantação, discute os resultados obtidos e estuda a viabilidade técnica-econômica da instalação de um projeto de geração eólico isolado e fotovoltaico com conexão à rede elétrica de distribuição, sob o âmbito das Resoluções Normativas número 482/2012 e 687/2015 da ANEEL, fornecendo energia a uma estação rádio base de telefonia celular no estado de São Paulo. / Sustainable development seeks to meet human needs in the present without compromising the ability to meet the needs of society in the future. With the growing demand for energy, the diversification of the energy matrix and the search for complementary renewable sources become increasingly important. Among these sources, the energy from the sun and air currents stand out as two of the most promising and in the search for direct use of solar radiation and kinetic energy from the wind, several technologies have been studied and developed. In Brazil, according to the Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL 2016) the sources of photovoltaic solar and wind energy account for just over 6% of total considering the projects in operation, indicating an opportunity for the expansion of electricity generation using these clean sources. So considering the importance that renewable energy generation takes this context, this paper details the implementation, discusses the results and assessing the technical and economic feasibility of installing a isolated wind generation and a photovoltaic generation project with connection to the electrical distribution network, under the scope of Normative Resolution number 482/2012 and 687/2015 of ANEEL, providing power to a radio station cellular base in the state of São Paulo.

A utilização da energia eólica é ainda recente no setor elétrico e, por isso, apresenta inúmeros desafios na operação e integração dessa nova tecnologia com o sistema elétrico. Desta forma, este trabalho aborda o impacto da injeção de correntes harmônicas que as Centrais de Geração Eólica geram no Sistema Interligado Nacional. Inicialmente, aborda-se a fundamentação teórica e o conceito básico da energia eólica, principalmente em relação ao panorama desta fonte renovável no Brasil e no mundo e, de uma forma sucinta, aborda-se também sobre o aspecto tecnológico dos aerogeradores. Outro aspecto relevante deste trabalho, é o levantamento do estado da arte sobre os conceitos e cálculos das distorções harmônicas, bem como sobre o processo de integração das novas Centrais de Geração Eólica à rede básica. O principal resultado obtido neste trabalho, é o estudo de sensibilidade da distorção harmônica de tensão, no ponto de acoplamento da Central à rede básica de transmissão, frente à variação topológica da rede coletora da Central de Geração Eólica. Para tal estudo, foi modelada uma Central de Geração Eólica e aplicadas as metodologias estudadas no estado da arte. Os resultados obtidos do estudo de sensibilidade, é de grande interesse para os operadores da rede e transmissão de energia elétrica, bem como às geradoras de energia eólica. / The use of wind energy is still recent in the electric sector and, therefore, presents numerous challenges in the operation and integration of this new technology with the electric system. In this way, this work approaches the impact of the injection of harmonic currents generated by the Wind Generation Plants in the National Interconnected System. Initially, it addresses the theoretical basis and the basic concept of wind energy, mainly in relation to the panorama of this renewable source in Brazil and in the world and, briefly, it also addresses the technological aspect of wind turbines. Another relevant aspect of this work is the state of the art survey on the concepts and calculations of harmonic distortions, as well as on the integration process of the new Wind Generation Plants into the basic grid. The main result obtained in this work is the sensitivity study of the harmonic distortion of voltage at the coupling point of the Central to the basic transmission network, in front of the topological variation of the collecting network of the Wind Generation Plant. For such study, a Wind Generation Plant was modeled and the methodologies studied in the state of the art were applied. The results obtained from the sensitivity study, is of great interest to the network operators and transmission of electricity, as well as to wind power generators.

A busca por novas fontes de energia e os impactos causados pelas formas tradicionais de geração elétrica têm levado a uma procura por fontes de energia mais limpas que complementem seus parques energéticos. O aumento do consumo e a crescente pressão econômica e ambiental têm justificado um planejamento mais rigoroso quanto ao uso de fontes alternativas de energia como a eólica. O Brasil apresenta um favorável cenário de recursos naturais para a instalação de usinas eólicas. No entanto, o que se observa no setor elétrico é uma tímida participação da energia eólica na matriz energética brasileira. Passados cinco anos desde a implantação do PROINFA, apenas 20% da demanda selecionada está em operação. Diversas barreiras, econômicas, ambientais e políticas são empecilhos apresentados pelos agentes do setor para justificar esta lenta caminhada. A discussão que objetiva este trabalho é apresentar e analisar as barreiras encontradas para o desenvolvimento da energia eólica no Brasil. / The search for new energy sources and the impacts caused by traditional forms of electriityc generation, have led to a demand for cleaner sources of energy that complement its energy parks. The increase in consumption, and economic increasing and the environmental pressure have justified a schedule tougher on the use of alternative energy sources such as wind. Brazil presents a favorable scenario for natural resources and the installation of wind power plants. Nevertheless, which is observed in the electric industry is a timid participation of wind energy in the Brazilian energy matrix. After five years since the deployment of PROINFA only 20% of demand is selected in operation. Several barriers, economic, environmental and political impediments are presented by the players in the industry to justify the slow walk. The discussion that objective this work is to present and analyse the barriers encountered in the development of wind energy in Brazil.

O aumento da demanda energética mundial e a necessidade de obtenção de energia por fontes renováveis abriram espaço para discussão sobre vantagens e desvantagens relacionadas às diversas tecnologias de geração existentes. Dados mostram um crescimento significativo do percentual da geração eólica no sistema energético mundial tornando factível o investimento em tecnologias que possam atender às diferenças de aplicação para cada região. Este trabalho apresenta inicialmente as principais características das arquiteturas construtivas dos geradores eólicos listando e apresentando seus principais equipamentos e funções, em seguida são apresentados métodos de controle e proteção aerodinâmica e as principais topologias aplicadas na geração eólica de energia. A discussão das vantagens e desvantagens de cada topologia apontou o gerador Doubly Fed Induction Generator (DFIG) aplicado em sistemas de velocidade variável como uma tecnologia que se destaca pelo seu alto nível de controle e pelo ganho relacionado ao conversor back-to-back de apenas 30% da capacidade de geração da máquina. No trabalho o controle do conversor back-to-back foi testado e validado por simulações e os ajustes dos controladores obtidos pelo método do modelo simétrico ótimo. Em seguida, são apresentados os dispositivos básicos de proteção correlacionados ao monitoramento de corrente, tensão e fluxo de potência e discutidas suas limitações na topologia com o gerador DFIG. No final do trabalho a proteção diferencial é apresentada e aplicada sobre o gerador DFIG e simulações de falta são realizadas em diferentes condições de funcionamento da máquina de modo a obter dados que possam apontar a melhor parametrização deste dispositivo de proteção. / The world energetic demand increase and the generation renewable necessity allowed the dialogue about the advantages and disadvantages of generations technologies existing. Many data shows an significant increase of wind generation inside the world energetic system allowing the investment in technologies to work at the characteristics existing in each place. This study shows the main constructive characteristics in the wind generation showing their main equipments and functions. After, the control and protection aerodynamic methods are shown together with the main topologies in the wind generation. The discussion about the advantages and disadvantages of this topologies showed the DFIG generator working in variable speeds systems like an efficient technology because your accurate control and the low cost of back-to-back frequency inverter. In this study the control of back-to-back converter was tested end validated and the drivers parameters was calculated with the method of the optimal symmetric model. then, are showed some basic protections devices linked with current, voltage and power flow monitoring and yours limitations are discussed in the DFIG topology. In the end the differential protection is showed and applied in the DFIG machine then fault simulations are make to obtain data to produce the best configuration parameters of differential protection.

A participação da energia eólica na geração de energia elétrica tem apresentado incremento importante nos últimos anos e a tendência é de representar 11,6% da capacidade instalada brasileira em 2024, segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Hoje, nos modelos de otimização para o despacho das usinas no atendimento da carga de energia do sistema, a energia eólica, assim como as pequenas centrais hidrelétricas e a energia a biomassa, são abatidas da carga de forma determinística, não representando a incerteza na produção dessas usinas. Dada a variabilidade na geração de energia eólica, devido às variações nas velocidades dos ventos e considerando o aumento da participação eólica na matriz de eletricidade brasileira, fato que realça a relevância da fonte, este trabalho desenvolve uma representação estocástica da geração eólica a partir de dados históricos reconstruídos de velocidades de vento de 16 coordenadas do Brasil, em especial das regiões Nordeste e Sul. Os valores de velocidade de vento são transformados em energia eólica através de curvas de potência de turbinas e as usinas eólicas são representadas como se fossem usinas hidráulicas a fio d água no modelo de otimização Newave. A representação do histórico de geração eólica é feita através de vazões nos rios, considerando-se também a expansão no horizonte até 2020. O trabalho tem como base os dados do Newave oficial de agosto de 2016. Com a simulação do modelo considerando-se as séries históricas e sintéticas, o trabalho simula o despacho das usinas, o comportamento dos custos marginais, verificando-se as diferenças no comportamento dessas variáveis quando se utiliza uma representação estocástica para a energia eólica, em comparação com a modelagem determinística utilizada hoje. / Wind power has an increasing share of the Brazilian energy market and has the potential to represent 11.6% of the total capacity by 2024, according to Energy Research Company (EPE). The current optimization models, that dispatch power plants to meet demand, only optimize the demand using hydroelectric and thermal power plants. The remaining sources of generation including wind power, small hydroelectric plants and biomass plants, are not part of the optimization model and are included deterministically. There is variability in wind power generation because of wind speeds variations and considering the increase of the wind power share in the Brazilian electricity matrix, which stresses its importance, this work evaluates a stochastic representation for wind power generation through historical wind speed data of 16 coordinates from the Northeast and South of Brazil. It proposes to introduce wind power plants into the optimization model called Newave by proxy of run-of-river hydropower plants and their inflow. This study also considers wind power expansion in Brazil up to 2020 and the database is the official Newave as of August 2016. This work aims to verify the dispatches of the power plants and the marginal costs, considering the differences between the model used today and the stochastic model presented in the study.

Com o aumento da penetração da energia eólica nos sistemas de potência, critérios cada vez mais rigorosos vem sendo estabelecidos ao longo do tempo para a conexão e operação das plantas eólicas nas redes elétricas. A evolução das tecnologias empregadas em turbinas possibilitou o atendimento a esses critérios, passando do conceito dinamarquês de turbinas de velocidade fixa para turbinas de velocidade variável, que possibilitam melhor aproveitamento da energia disponível nos ventos e maior capacidade de controle das grandezas envolvidas. Neste trabalho, foram analisados diferentes tipos de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) e a influência dessa máquina nos níveis de tensão de uma rede de subtransmissão à qual está conectada. Os resultados mostram que os tipos de controles indicados para a operação da planta eólica podem variar sensivelmente de acordo com o carregamento e a velocidade do vento em um determinado momento. O crescimento de carga esperado da rede também pode influenciar na estratégia de controle da planta. / With the increased penetration of wind energy in electrical power systems, increasingly stringent grid codes have been stablished over time for the connection and operation of wind power plants. The evolution of the technologies applied in wind turbines allowed meeting these criteria, moving from the Danish concept of fixed-speed turbines to variable-speed wind turbines, which enable better use of the available wind power and greater control of the variables involved. This study analyzes different control strategies of a doubly-fed induction generation (DFIG) and the influence of this machine in the voltage profile of a subtransmission system to which it is connected. The results show that the types of control suitable for the operation of the wind power plant may vary considerably according to the load and the wind speed at a given time. The expected load growth of the network can also influence in power plant control strategy.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-20T16:16:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 9 bytes, checksum: 42dd12a06de379d3ffa39b67dc9c7aff (MD5) Tese_Modelohibridobaseado.pdf: 2923843 bytes, checksum: 6646b898a2999050d56c3e291110b46d (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-20T16:16:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 9 bytes, checksum: 42dd12a06de379d3ffa39b67dc9c7aff (MD5) Tese_Modelohibridobaseado.pdf: 2923843 bytes, checksum: 6646b898a2999050d56c3e291110b46d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T16:16:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 9 bytes, checksum: 42dd12a06de379d3ffa39b67dc9c7aff (MD5) Tese_Modelohibridobaseado.pdf: 2923843 bytes, checksum: 6646b898a2999050d56c3e291110b46d (MD5) Previous issue date: 2018-08-30 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / A geração de energia elétrica através de turbinas eólicas é uma das alternativas praticamente inesgotáveis de geração de energia elétrica. Ela é considerada uma fonte de energia limpa, porém ainda necessita de muita pesquisa para desenvolvimento de ciência e tecnologias que assegurem uma uniformidade na geração, propiciando uma maior participação desta fonte na matriz energética tanto no Brasil quanto no mundo, pois o vento apresenta bruscas variações na velocidade, densidade e em outras variáveis importantes. Nos sistemas elétricos de base eólica, cada horizonte de previsão é aplicado em um determinado segmento específico, previsão de minutos, horas, semanas, meses e anos futuros do comportamento do vento, desta forma pode-se avaliar a disponibilidade de energia para o próximo período, uma informação relevante no despacho das unidades geradoras e no controle do sistema elétrico. Esta tese teve como proposta, desenvolver modelos de previsão a ultra curto, curto, médio e longo prazo da velocidade do vento, baseado em técnicas de inteligência computacional, usando modelos de Redes Neurais Artificiais, SARIMA e modelos híbridos e prever a capacidade da geração de potência para cada horizonte. Para aplicação da metodologia utilizou-se as variáveis meteorológicas do banco de dados do sistema de organização nacional de dados ambientais SONDA, estação de Petrolina, do período de 01 de janeiro de 2004 à 31 de março de 2017. O desempenho dos modelos foi comparado com 5, 10 e 20 passos para frente, considerando minutos, horas, dias, semanas, meses e anos como horizonte de previsão. O modelo hibrido obteve melhor resposta na previsões dentre as quais destacou-se o horizonte de horas. / The electric power generation through wind turbines is one of the practically inexhaustible alternatives sources of electric power. It is considered a source of clean energy, but still requires a lot of research to develop science and technologies that ensure uniformity in generation, providing a greater participation of this source in the energy matrix in Brazil as in the world, because the wind presents abrupt variations speed, density, and other important variables. In wind-based electrical systems, each forecast horizon is applied to a specific segment, forecast of minutes, hours, weeks, months, and future years of wind behavior, in order to evaluate the availability of energy for the next period, relevant information in the dispatch of the generating units and in the control of the electric system. This thesis aimed to develop ultra-short, short, medium and long-term prediction models of wind speed, based on computational intelligence techniques, using Artificial Neural Networks, SARIMA models and hybrid models and to predict the generation capacity of power for each horizon. For the application of the methodology, the meteorological variables of the database of the national environmental data system SONDA, Petrolina station, were used for the period from January 1st, 2004 to March 31st, 2017. The performance of the models was compared with 5, 10 and 20 steps forward, considering minutes, hours, days, weeks, months and years as the forecast horizon. The hybrid model obtained better response in the forecasts, among which the hour horizon was highlighted.

Made available in DSpace on 2015-03-05T17:19:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 4 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo principal da dissertação é a observação do problema do aquecimento global sob uma ótica sistêmica a fim de indicar um caminho através de uma intervenção do Direito. Para encontrar essa via, observa-se a Sociedade Contemporânea com seus riscos e perigos produzidos numa realidade de globalização e avanços tecnológicos que acabam por influenciar diretamente no mecanismo de regulação de temperatura da Terra. Parte-se do princípio de que a intervenção humana está causando sensíveis alterações no clima em virtude da grande produção de gases de efeito estufa que são os responsáveis pelo fenômeno. Existem opções capazes de enfrentar o problema. Uma delas seria uma conscientização ampla acerca necessidade de reduzir drasticamente as emissões de gases por meio de educação e medidas que cada um poderia adotar economizando energia e diminuindo o consumo. Outra alternativa poderia ser a obrigatoriedade de todas as nações do mundo aceitarem diminuir sua soberania em favor de uma governança global que fosse respo / The main purpose of this dissertation is the observation of the problem of Global Warming in a systemic view in order to point a way through the intervention of the Law. To find it, it is observed that the Contemporary Society with its risks and dangers produced in a reality of Globalization and technologic developments which ended up influencing directly the Earth’s Temperature Regulation. Based on the principle that the human intervention is causing sensitive weather changes because of the big production of greenhouse effect gases, which are the responsible for the phenomenon. There are capable options to face the problem. One of them would be a broad awareness about the necessity of reducing drastically the gas emissions through education and actions which each individual could adopt to save energy and to reduce the consume of it. Another alternative could be the obligation of all nations in the World to accept the reduction of their domain in benefit of a global government that would be responsible for t

A utilização da energia eólica é ainda recente no setor elétrico e, por isso, apresenta inúmeros desafios na operação e integração dessa nova tecnologia com o sistema elétrico. Desta forma, este trabalho aborda o impacto da injeção de correntes harmônicas que as Centrais de Geração Eólica geram no Sistema Interligado Nacional. Inicialmente, aborda-se a fundamentação teórica e o conceito básico da energia eólica, principalmente em relação ao panorama desta fonte renovável no Brasil e no mundo e, de uma forma sucinta, aborda-se também sobre o aspecto tecnológico dos aerogeradores. Outro aspecto relevante deste trabalho, é o levantamento do estado da arte sobre os conceitos e cálculos das distorções harmônicas, bem como sobre o processo de integração das novas Centrais de Geração Eólica à rede básica. O principal resultado obtido neste trabalho, é o estudo de sensibilidade da distorção harmônica de tensão, no ponto de acoplamento da Central à rede básica de transmissão, frente à variação topológica da rede coletora da Central de Geração Eólica. Para tal estudo, foi modelada uma Central de Geração Eólica e aplicadas as metodologias estudadas no estado da arte. Os resultados obtidos do estudo de sensibilidade, é de grande interesse para os operadores da rede e transmissão de energia elétrica, bem como às geradoras de energia eólica. / The use of wind energy is still recent in the electric sector and, therefore, presents numerous challenges in the operation and integration of this new technology with the electric system. In this way, this work approaches the impact of the injection of harmonic currents generated by the Wind Generation Plants in the National Interconnected System. Initially, it addresses the theoretical basis and the basic concept of wind energy, mainly in relation to the panorama of this renewable source in Brazil and in the world and, briefly, it also addresses the technological aspect of wind turbines. Another relevant aspect of this work is the state of the art survey on the concepts and calculations of harmonic distortions, as well as on the integration process of the new Wind Generation Plants into the basic grid. The main result obtained in this work is the sensitivity study of the harmonic distortion of voltage at the coupling point of the Central to the basic transmission network, in front of the topological variation of the collecting network of the Wind Generation Plant. For such study, a Wind Generation Plant was modeled and the methodologies studied in the state of the art were applied. The results obtained from the sensitivity study, is of great interest to the network operators and transmission of electricity, as well as to wind power generators.

O aumento da demanda energética mundial e a necessidade de obtenção de energia por fontes renováveis abriram espaço para discussão sobre vantagens e desvantagens relacionadas às diversas tecnologias de geração existentes. Dados mostram um crescimento significativo do percentual da geração eólica no sistema energético mundial tornando factível o investimento em tecnologias que possam atender às diferenças de aplicação para cada região. Este trabalho apresenta inicialmente as principais características das arquiteturas construtivas dos geradores eólicos listando e apresentando seus principais equipamentos e funções, em seguida são apresentados métodos de controle e proteção aerodinâmica e as principais topologias aplicadas na geração eólica de energia. A discussão das vantagens e desvantagens de cada topologia apontou o gerador Doubly Fed Induction Generator (DFIG) aplicado em sistemas de velocidade variável como uma tecnologia que se destaca pelo seu alto nível de controle e pelo ganho relacionado ao conversor back-to-back de apenas 30% da capacidade de geração da máquina. No trabalho o controle do conversor back-to-back foi testado e validado por simulações e os ajustes dos controladores obtidos pelo método do modelo simétrico ótimo. Em seguida, são apresentados os dispositivos básicos de proteção correlacionados ao monitoramento de corrente, tensão e fluxo de potência e discutidas suas limitações na topologia com o gerador DFIG. No final do trabalho a proteção diferencial é apresentada e aplicada sobre o gerador DFIG e simulações de falta são realizadas em diferentes condições de funcionamento da máquina de modo a obter dados que possam apontar a melhor parametrização deste dispositivo de proteção. / The world energetic demand increase and the generation renewable necessity allowed the dialogue about the advantages and disadvantages of generations technologies existing. Many data shows an significant increase of wind generation inside the world energetic system allowing the investment in technologies to work at the characteristics existing in each place. This study shows the main constructive characteristics in the wind generation showing their main equipments and functions. After, the control and protection aerodynamic methods are shown together with the main topologies in the wind generation. The discussion about the advantages and disadvantages of this topologies showed the DFIG generator working in variable speeds systems like an efficient technology because your accurate control and the low cost of back-to-back frequency inverter. In this study the control of back-to-back converter was tested end validated and the drivers parameters was calculated with the method of the optimal symmetric model. then, are showed some basic protections devices linked with current, voltage and power flow monitoring and yours limitations are discussed in the DFIG topology. In the end the differential protection is showed and applied in the DFIG machine then fault simulations are make to obtain data to produce the best configuration parameters of differential protection.