Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-04T13:32:38Z No. of bitstreams: 1 alexandreribeiroscarcioffolo.pdf: 4637086 bytes, checksum: cbb9a83bf6c45d454a12c1cc4deec75e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-07T15:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alexandreribeiroscarcioffolo.pdf: 4637086 bytes, checksum: cbb9a83bf6c45d454a12c1cc4deec75e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-07T15:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alexandreribeiroscarcioffolo.pdf: 4637086 bytes, checksum: cbb9a83bf6c45d454a12c1cc4deec75e (MD5) Previous issue date: 2015-05-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesse estudo analisamos o caso de um projeto de parque eólico participante do mercado atacadista de compra e venda de eletricidade no Estado de Ohio (EUA) em dois cenários: (1) alugando o terreno de instalação do parque (prática atual) e (2) comprando o terreno de instalação visando a operação no mercado agrícola do milhono intuito de diminuir, pelo mecanismo da diversificação, os riscos da geração de receita pelo parque eólico, com a flexibilidade de esperar o melhor momento para investir, o que só irá acontecer nos cenários em que o valor presente dos fluxos de caixa for igual ou superior ao investimento inicial. Dois horizontes de operação (20 e 30 anos) serão considerados. A avaliação financeira foi baseada na Teoria das Opções Reais, que permite a consideração das flexibilidades gerenciais no valor do projeto. Uma importante inovação do trabalho consiste na incorporação de fatores sazonais nos saltos dos preços da eletricidade no Estado de Ohio, adaptando o processo estocástico de geração de preços para a realidade do mercado. Além disso, o presente estudo analisou uma nova possibilidade para os geradores eólicos, que consiste na compra do terreno de instalação visando a operação no mercado agrícola do milho. Foram consideradas como incertezas os preços da eletricidade um dia a frente do mercado atacadista no Estado de Ohio (LMP) e o preço do grão do milho recebido pelo produtor. Para o LMP, foi adotado o Modelo Geométrico de Reversão a Média com Saltos de Clewlow, Strickland e Kaminski (2000), com as devidas modificações sazonais, e para o preço do grão de milho foi utilizado o Modelo Geométrico de Reversão a Média 1 de Schwartz. Os resultados indicam que o projeto eólico no primeiro cenárioe em ambos os horizontes de operação não apresenta viabilidade financeira, sendo exercida a opção de espera por novas informações. Tal fato pode ser explicado pelo baixo valor do preço da eletricidade no mercado atacadista e pelo perfil ineficiente de geração da região, além da recente eliminação do subsídio PTC. Em relação ao segundo cenário, houve apenas um momento na simulação na qual houve níveis de preços capazes de gerar um projeto financeiramente viável em ambos os horizontes de operação. Contudo, mesmo a regra de decisão do segundo cenário apresentando um cenário com valor positivo, a opção de espera para realizar o investimento se apresenta como a melhor escolha do investidor, pois a probabilidade de ocorrência de tais níveis de preços são ínfimas. A comparação entre os dois cenários demonstrou que a incorporação do terreno pelo investidor é melhor que o aluguel, em ambos os horizontes de operação e em todos os momentos da simulação. Entretanto, ainda assim, a instalação de parques eólicos no norte do Estado de Ohio operando no mercado atacadista é financeiramente inviável, mesmo havendo um incremento na diversificação do projeto. Tal resultado sinaliza que o setor não está preparado para operar no mercado atacadista no norte do Estado de Ohio, havendo a necessidade de novos esforços para que isso ocorra, a despeito do governo americano vir trabalhando para aumentar a participação das renováveis na matriz energética americana (o principal programa adotado pelo Estado de Ohio, Renewable Portfolio Standards - RPS, pretende aumentar a partição das renováveis em 12,5% até o ano de 2024). / In this study we analyze the case of a wind energy generator’s project, which is a wholesale market participant in the Ohio electricity market in two scenarios: 1) renting the land of the turbines installation (usual practice), and 2) buying the land in order to commercialize the corn grain productionshortening the revenue risk by diversification mechanism. Both scenarios havea flexibility to wait the right moment to invest, in which it will happen when the present value of the cash flow is greater than the initial cost of installation. Two horizons of production, 20-years and 30-years, will be considerate in this study. The financial viability was based on Real Options Theory, which allows the consideration of managerial flexibility in the project value. An important innovation of the study consists in the incorporation of a seasonal factor of the spikes of Ohio electricity prices, adapting the stochastic process of generation prices to market reality. Also, the study analyzed a new possibility to the wind energy generator’s projects, in which the investor would buy the land of turbines installation in order to operate at the corn grain market. The electricity prices at the Ohio wholesale market, LMP, and the price of corn grain received by the farmers are the uncertainties considered in this study.The stochastic process to simulate LMP was the mean-reverting jump diffusion model of Clewlow, Strickland and Kaminski (2000), with seasonal changes, and the corn price uncertainty, was based on Schwartz 1 Mean Reversion Model. The results indicate that the wind energy generator’s project at the first scenario and at both production horizons, 20-years and 30-years, does not present financial viability, in which the flexibility of waiting the right moment to invest still on. It could be explained by the lower price levels of the electricity wholesale market, and the inefficient generation profile of the project region. In addition, the PTC elimination could affect the result. The second scenario provided a slightly different result. On the second scenario, there was only one moment at the price simulation, in which there were price levels capable of generating a financially viable project in both operating horizons. Yet, even the second scenario decision rule presented a scenario with a positive value, the wait option to carry out the investment itself is the best choice of the investor, because the likelihood of such price levels are negligible. The comparison between the two scenarios demonstrated that the incorporation of land by investor generated a positive value to the project, in which those results are greater than the first scenario at both production horizons, 20-years and 30-years, and at all price simulations. Therefore, the present study demonstrated that the wind energy generator’s project in Northern Ohio operating at the wholesale electricity market is cost-prohibitive, even with the increasing of diversification.This result indicates that the wind energy generators are not prepared to just operate at the wholesale electricity market in Northern Ohio, indicating the sector needs new efforts to make this a real possibility, despite the US government has been working to increase the share of renewable energy sources in the US (the main program adopted by the State of Ohio, renewable Portfolio Standards - RPS, aims to increase renewable partition by 12.5% by the year 2024).

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-11-12T14:43:57Z No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-11-23T13:11:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T13:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kamilaperesrocha.pdf: 4837972 bytes, checksum: 8ccb175cc20788fe527b134046b240f4 (MD5) Previous issue date: 2018-08-29 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para o planejamento ótimo de microrredes em redes de distribuição de energia elétrica. Para tanto, é apresentada a formulação dos elementos propostos incluindo sua modelagem técnico-econômica. O objetivo principal é a abordagem das vantagens do sistema de compensação de energia elétrica estipulado pela resolução normativa n◦ 482/2012 da ANEEL, na busca por redução dos custos de energia em um horizonte de planejamento de longo prazo. Para isso, faz-se a utilização da meta-heurística denominada SIA com propósito de obter o dimensionamento otimizado dos elementos da microrrede. A determinação dessa técnica se deve a quantidade de combinações possíveis devido a complexidade do problema apresentado. É traçado, ainda, um comparativo com o método de busca exaustiva para análise das soluções geradas e do tempo computacional requerido para as duas metodologias propostas. O projeto aborda a implantação de fontes de energia renovável eólica e solar e gerador a diesel para análise de estudos de caso para consumidores comercial e residencial. Por último, é realizado um comparativo com resultados provenientes de um software de dimensionamento de microrredes, denominado HOMER Pro R . / The present work presents a methodology for the optimal planning of microgrids in electricitydistributionnetworks. Forthatreason, theformulationoftheproposedelements includingtheirtechnical-economicmodelingispresented. Themainobjectiveistoapproach the advantages of the net metering stipulated by ANEEL normative resolution 482/2012, in the search for reduction of energy costs in a long-term planning horizon. Therefore, the meta-heuristic called SIA is implemented with the purpose of obtaining the optimized sizing of the elements of the microgrid. The determination of this technique come from the amount of possible combinations due to the complexity of the presented problem. A comparison with the exhaustive search method for the analysis of the generated solutions and the computational time required for the two proposed methodologies is also drawn. The project addresses the deployment of wind and solar renewable energy sources and diesel generator for analysis of case studies for commercial and residential consumers. Finally, a comparison is made with results from HOMER Pro R, a microgrid software.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_FilipeSarmento_M.pdf: 4372801 bytes, checksum: 51cf6a93426e65669c049bef356ed0a2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas últimas décadas, a crescente necessidade de novas fontes limpas e renováveis de energia elétrica provocou um grande interesse por meios alternativos às usinas elétricas convencionais. Entre eles, o aproveitamento da energia eólica. Nesse contexto, o gerador de indução de rotor bobinado tem sido bem utilizado com turbinas eólicas em todo o mundo devido à possibilidade de conexão do seu estator diretamente à rede elétrica e à possibilidade de controle das potências ativa e reativa através de conversores eletrônicos de potência conectados aos terminais do seu rotor, o que diminui a potência dos conversores para até 30% da potência nominal do gerador elétrico. Assim, a presente dissertação objetiva propor o controle das potências ativa e reativa do gerador elétrico com o uso de controladores por modos deslizantes utilizando a técnica de orientação de campo pelo fluxo do estator para realizar o controle independente dessas potências. Primeiramente, compara-se o desempenho do controlador proposto com o tradicional controle de potências por controladores PI, através de simulações computacionais da conexão do gerador à rede elétrica através de duas topologias de conversores: com apenas os terminais do estator conectados à rede elétrica e com os terminais do rotor também conectados através de conversores em anti-paralelo (back-to-back). Finalmente, o controlador por modos deslizantes foi implementado fisicamente em uma bancada experimental com apenas os terminais do estator do gerador conectados à rede elétrica para comprovação da proposta / Abstract: In the last decades, the increasing need for new clean and renewable sources of electric energy caused a great interest in alternative means to conventional power plants. Among them, the use of wind energy. In this context, the doubly-fed induction generator has been widely used with wind turbines worldwide due to the possibility of connecting its stator terminals directly to the electric power grid and its active and reactive power control possibility through electric power converters connected to its rotor terminals, which reduce the converters power capacity for up to 30% of the generator rated power. Thus, this dissertation aims to propose the generator active and reactive power control using sliding mode controllers using field-oriented control to perform independent power control. First, the performance of the proposed controller with the traditional PI power control controllers is compared through computer simulations connecting the generator to the electric grid through two converter topologies: with only the stator terminals connected to the grid and with the rotor terminals also connected to the grid through a back-to-back converter. Finally, the sliding mode controller was implemented on a laboratory assembly with only the generator stator terminals connected to the grid to prove the proposal / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Cette thèse traite de la modélisation, conception, optimisation ainsi que de la validation expérimentale d'une machine à reluctance variable à double alimentation (BDFRM-Brushless Doubly-Fed Reluctance Machine) destinée aux éoliennes. La BDFRM est notamment considérée comme une alternative viable à la Machine Asynchrone à Double Alimentation (MASDA) dans les systèmes éoliens à vitesse variable. Elle maintient les avantages de coût de la MASDA tout en permettant l'utilisation d'un convertisseur de puissance réduit ainsi que la diminution des coûts d'entretien en raison de son fonctionnement sans balais. Une revue de la littérature fait apparaitre un manque de recherches concernant la définition de procédures de conception pour rendre cette machine plus populaire en général, et dans l'éolien en particulier. L'objectif principal de cette thèse est de contribuer à la maîtrise du processus de conception optimale de la BDFRM en proposant une approche méthodologique basée sur différents niveaux de modélisation et sur l'optimisation. Elle examine comment l'optimisation pourrait être appliquée à toutes les étapes de développement avec des objectifs distincts à évaluer. Plus précisément, elle se focalise sur la définition du problème d'optimisation sous contraintes et sur sa solution itérative en utilisant un algorithme déterministe couplé à des modèles semi-analytiques de différents niveaux. Les activités effectuées au cours de cette thèse peuvent être divisées en cinq parties principales. La première se réfère à l'étude de la BDFRM et de son principe de fonctionnement dans le contexte de l'énergie éolienne. La seconde partie examine les aspects de modélisation électromagnétique de la BDFRM en utilisant différentes approches. Deux modèles orientés pour l'optimisation ont été développés: le Modèle Semi-Analytique (SAM-Semi Analytical Model ) et le modèle multistatique de réseau de reluctances (MSRN-Multi-Static Reluctance Network). La mise en œuvre des modèles axés sur l'optimisation déterministe et leurs vérifications par des simulations utilisant la méthode des éléments finis (MEF) constituent la troisième partie. Il est possible de conclure qu'à partir des résultats de simulation que le SAM a un niveau de précision limité et qu'il est alors recommandé de l'utiliser dans les étapes de prédimensionnement, où le concepteur est plus intéressé par l'acquisition de résultats avec des temps de calcul rapides que par l'obtention d'une plus grande précision. Le MSRN, au contraire, présente des résultats d'une précision remarquable par rapport à la MEF, ce qui donne un compromis très intéressant entre précision et temps de calcul. Cette thèse a permis aussi de spécifier et réaliser un prototype de BDFRM en utilisant une approche d'optimisation présenté en quatrième partie. Ensuite, les données expérimentales obtenues à partir du prototype ont été confrontées aux résultats de la simulation pour valider les modèles, mettant l'accent sur le processus de modulation de flux par le rotor à réluctance, en particulier l'inductance mutuelle entre les enroulements. Bien que les résultats soient dans un sens satisfaisant pour la validation des modèles, il y a des différences qui ont exigés un examen plus approfondie. Une discussion sur les hypothèses les plus probables a donc été effectuée, celle-ci a souligné le rôle important du processus de fabrication de la machine sur ses performances. La cinquième partie explore à travers une étude de cas l'utilisation de la procédure de conception de la BDFRM proposée dans cette thèse pour les éoliennes. En conclusion générale, on peut affirmer que la BDFRM est potentiellement une bonne candidate pour être utilisée dans les systèmes éoliens. Toutefois, les aspects techniques et économiques sur ce choix doivent être encore évalués, en analysant et en comparant la solution globale du système dans le même cadre de recherche avec d'autres solutions alternatives. / This thesis addresses the modeling, design and optimization with experimental validation of the Brushless Doubly-Fed Reluctance Machine (BDFRM) for wind power systems. The BDFRM is being considered as a viable alternative to the Doubly Fed Induction Machine (DFIG) in variable speed wind energy conversion systems. It keeps the cost advantages of the DFIG by allowing the use of a fractionally rated power converter and it has the advantage of reduced maintenance costs due to its brushless operation. A literature review shows that there is still a lack of researches to define a design procedure to make this machine widely used in general and in such application in particular. The main goal of this thesis is to contribute on mastering the BDFRM optimized design by proposing a methodological approach based on different modeling levels and on optimization. It discusses how optimization could be applied in all development stages with distinct objectives to be assessed. More precisely, it draws its attention on setting the optimization problem and on the iterative solution of a constrained inputs/outputs problem by using a deterministic algorithm coupled to analytical-based modeling levels. The activities performed during this thesis can be divided in five main topics. The first refers to the study of the BDFRM and its operating principles in the context of wind power. The second discusses the BDFRM electromagnetic modeling aspects using different approaches. Two optimization-oriented models have been developed: the Semi-Analytical Model (SAM) and the Multi-Static Reluctance Network model (MSRN). The implementation of the models focusing on deterministic optimization and their verification through simulations using Finite Element Analysis (FEA) are considered the third topic. It can be concluded from the simulation results that the SAM has a limited accuracy level and it is recommended to be used in early design stages, where the designer is most interested in fast computation times to test many design variation than in obtaining the results with the highest possible accuracy. The MSRN, on the contrary, presents remarkably precise results when compared to FEA, yielding a very interesting trade-off among accuracy and computation time. This thesis has also allowed to specify and realize a BDFRM prototype using an optimization approach, presented in the fourth part. Then, the experimental data obtained from the prototype has been confronted to the simulation results to validate the models, focusing on the investigation of the flux modulation process by the reluctance rotor, especially the mutual inductance among the windings. Although the results were in a sense satisfactory to validate the models, there have been differences that demanded further investigation. A discussion on the most likely hypothesis for that has been performed, indicating the significant role of the manufacturing process on machine performance. The fifth topic explores through a case study the use of the proposed BDFRM design procedure for wind power applications. As a general conclusion, it can be stated that the BDFRM is potentially a good candidate to be used in wind power systems. However, the technical and economic aspects on this choice must be still assessed, analyzing and comparing the overall system solution of distinct topologies within the same framework. / Esta tese aborda a modelagem, o projeto e a otimização, com validaçãoexperimental, de máquinas de relutância duplamente alimentadas sem escovas (BDFRM)para sistemas de geração de energia eólica.A BDFRM é considerada como uma alternativa viável para o gerador de indução duplamentealimentado (DFIG) em sistemas de geração de energia eólica com variação develocidade. Ela mantém as vantagens de custo da solução com o DFIG, permitindo autilização de um conversor de frequência de potência nominal reduzida, e tem a vantagemadicional de custos de manutenção mais baixos devido a sua operação sem escovas. Umarevisão da literatura evidencia que ainda há uma necessidade de pesquisas na área parade_nir um procedimento de projeto desta máquina para torná-la amplamente utilizada emaplicações em geral e, em particular, para geração eólica.O objetivo principal desta tese é de contribuir para o domínio de técnicas de projetootimizado para a BDFRM através da proposição de uma metodologia baseada em diferentesníveis de modelagem e em otimização. Discute-se como técnicas de otimização podem seraplicadas em todas as fases de desenvolvimento com objetivos distintos. Especi_camente,a metodologia proposta se concentra na de_nição e na solução iterativa de problemas deotimização com restrições nas saídas utilizando um algoritmo determinístico acoplado amodelos semi-analíticos de diferentes níveis.As atividades realizadas durante esta tese podem ser divididas em cinco tópicos principais.O primeiro refere-se ao estudo da BDFRM e seu princípio de funcionamento no contextode geração de energia eólica. O segundo trata dos aspectos de modelagem eletromagnética da BDFRM utilizando diferentes abordagens. Dois modelos orientados à otimizaçãoforam desenvolvidos: o modelo semi-analítico (SAM) e o modelo multi-estático de redes derelutâncias (MSRN). A implementação dos modelos com foco na otimização e a veri_caçãodeles através de simulações com o método de elementos _nitos (FEA) são consideradas aterceira parte. Pode-se concluir, a partir dos resultados de simulação, que o SAM tem umaprecisão limitada e é recomendado para ser utilizado em estágios iniciais de projeto, emque o projetista está mais interessado em cálculos rápidos para testar diversas variações deprojeto do que na obtenção de resultados com a maior precisão possível. O MSRN, ao contrário, apresenta resultados precisos quando comparado aos obtidos com o FEA, resultandonum interessante custo-benefício entre precisão e tempo de cálculo. Nesta tese, fabricou-setambém um protótipo da BDFRM, o qual foi especi_cado utilizando-se otimização e osdetalhes sobre ele são introduzidos na quarta parte. Os dados experimentais obtidos com oprotótipo foram confrontados com os resultados de simulação para validação dos modelos,focando-se na investigação do processo de modulação de _uxo pelo rotor relutância, especialmentea indutância mútua entre os enrolamentos. Embora os resultados obtidos sejamsatisfatórios para validar os modelos, encontraram-se diferenças que exigiram uma investigação mais detalhada. As hipóteses mais prováveis foram investigadas e as conclusõesindicam o papel determinante do processo de fabricação no desempenho da máquina. Oquinto tópico explora através de um estudo de caso a utilização do procedimento de projetoproposto da BDFRM para aplicações de geração de energia eólica.Como conclusão geral, pode-se a_rmar que a BDFRM é potencialmente uma boa candidatapara ser utilizada em sistemas de geração de energia eólica. Contudo, aspectostécnicos e econômicos sobre essa escolha devem ainda ser avaliados, comparando-se asdiferentes topologias existentes sob o mesmo enfoque metodológico.

Esta dissertação apresenta uma contribuição aos estudos de planejamento do sistema elétrico do Estado de São Paulo, ressaltando os benefícios que se obteria, com uma maior integração das fontes renováveis à matriz elétrica desse estado (notadamente as fontes de energia solar fotovoltaica, eólica, aproveitamento dos resíduos sólidos urbano RSU e vinhaça), visando o aumento da segurança e independência energética, redução de perdas, e benefícios ambientais. Para tanto, apresenta-se o conceito das usinas virtuais, cujo propósito é obter um melhor e maior aproveitamento dos recursos energéticos normalmente dispersos espacialmente - incluindo nesse rol a microgeração distribuída, a autoprodução e cogeração, e mesmo as fontes não renováveis que se encontram perto dos centros de consumo - com o objetivo de coordenar o seu funcionamento conjunto para satisfazer os requisitos da demanda de energia, por meio do uso da Tecnologia da Informação e Telecomunicações ou das Redes Inteligentes (Smart Grid), e, além disso, configurando a usina virtual de maneira que ela atue , no que diz respeito ao sistema interconectado de energia elétrica, rede de transmissão ou distribuição, como se fosse uma planta de geração de grande porte. Apresenta-se uma análise e projeções da operação e do suprimento do subsistema Sudeste/Centro Oeste (SE/CO), com foco especial no Sistema Elétrico do Estado de São Paulo, com suas interações com o SIN. / This Thesis presents contributions for the planning of the electrical system of São Paulo State Brazil, emphasizing benefits obtained with a better integration of renewables (mainly solar photovoltaics, wind energy, from municipal solid waste and sugarcane vinasse) aiming energy security and independence, loss reduction and environmental benefits. For this, the concept of VPP Virtual Power Plant is introduced, in which a better and broader use of energetic resources, geographically dispersed, including distributed microgeneration, autoproduction, cogeneration, and even nonrenewable sources, is facilitated. Those disperse energy resources, in general located near the consumer, are grouped and jointly managed, in order of to satisfy the demand requirements, using Smart Grid and Information and Telecommunication Technologies, and making the VPP to act, for the transmission or distribution system point of view, as a conventional large electrical power plant. An analysis and forecasts of the operation of the Brazilian Southeast/Center West (SE/CO) subsystem, with special focus on São Paulo State electrical system, and its interactions with the Brazilian Interconnected Electrical System (SIN), is presented.

Made available in DSpace on 2016-04-26T20:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniela Maria Riquelme.pdf: 3664410 bytes, checksum: f671a6b4378f17885fbd022301cd8f41 (MD5) Previous issue date: 2008-12-03 / This present work has the intention to present the environment as a diffuse good belonging to an undetermined plurality of subjects, which are undividable in relation to its holders and their protection is responsibility of Public Power and also the collectivity. Therefore, when we deal with sustainable energy consumption, which is in the present case the alternative energy sources, we are preserving the current environment for us and for the future generations, respecting ourselves as citizens and the legal norms / A presente dissertação pretende demonstrar que o meio ambiente é um bem difuso pertencente a uma pluralidade indeterminada de sujeitos, indivisíveis em relação aos seus titulares e cuja defesa incumbe tanto ao Poder Público quanto a coletividade. Desta forma, quando nos preocupamos com o consumo consciente da energia, no caso presente das fontes alternativas de energia, estamos cuidando do meio em que vivemos, tanto para nós quanto para as futuras gerações respeitando, assim, nós mesmos como cidadãos e, as normas legais

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-30T14:08:53Z No. of bitstreams: 2 NASCIMENTO, Andre Cavalcante do PPGEngenharia Elétrica tese.pdf: 2273415 bytes, checksum: 499dfcfe91476179f87605f7f44906d5 (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-30T14:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 NASCIMENTO, Andre Cavalcante do PPGEngenharia Elétrica tese.pdf: 2273415 bytes, checksum: 499dfcfe91476179f87605f7f44906d5 (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) Previous issue date: 2009 / No presente trabalho é avaliada uma metodologia de injeção de potência reativa em redes elétricas durante afundamentos de tensão provocados por curto-circuito, em parques eólicos interligados, adotada em alguns países com maturidade tecnológica na produção de energia eólica. Nos estudos desenvolvidos, foi utilizado o aerogerador síncrono a imã permanente com conversor pleno em função da grande controlabilidade do conversor interligado à rede e por possuir elevada capacidade de fornecimento de potência reativa, comparada a outras tecnologias de aerogeradores. No Brasil, os requisitos de interligação de parques eólicos as redes elétricas, definido pelo Operador Nacional do Sistema, ainda não estipula a necessidade de adoção de tal metodologia durante defeitos na rede elétrica, apenas especifica a curva de capacidade de afundamentos de tensão que os aerogeradores devem seguir para evitar o desligamento frente a afundamentos de tensão. Os critérios de proteção do aerogerador síncrono são avaliados a partir de simulações de curto-circuito em uma rede de teste adotando-se os requisitos do Brasil, sem injeção de potência reativa, sendo comparados com o de outros países que adotam curvas de injeção de potência reativa. / In the present work a methodology of reactive power injection in electric grids during voltage dips provoked by short-circuit, in connected wind farms, adopted at some countries with technological maturity in the production of wind energy in the world is evaluated. In the developed studies, the direct drive synchronous wind generator was used with full converter due to the high controllability of the converter connected to the electric grid and for possessing high capacity of reactive power supply, compared to other wind generators technologies. In Brazil, the grid code to connect wind farms to the electric grids, defined by the National Operator of the Electrical System, doesn't stipulate yet the need of adoption of such methodology during faults in the electric grid. It just specifies the ride through apability curve for voltage dips that the wind generators should follow to avoid the trip of the undervoltage relay. Criteria of the synchronous wind generators protection are evaluated starting from short-circuit simulations in a test grid with adoption of the Brazilian grid code, without reactive power injection, being compared with those of other countries that adopt reactive power injection curves. / IFPA - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará

The goal of this project is to develop a system of supervision, communication and control, implemented in a free supervisory software the SCADABR for installed wind farms and/or to be installed in Brazil, from the considerations and recommendations of IEC 61400 - 25. The construction of complete wind farms with full automation, has led entrepreneurs to focus their efforts not only on profit and productivity, but also in: human capital, concerned with the management system, technological mastery and communication at all levels. Information processing with communication, opened borders with new forms of relationship and growing trend in the industrial automation field, which favors different devices to communicate with others in a cooperative way. However, the largest manufacturers of wind generation plants still offer proprietary solutions "black boxes" for the networks field, which results in a variety of protocols of systems, causing the client the full dependence on these suppliers. Aiming interoperability and flexibility of operation, groups of researchers advocate standards of open model, as the solution of networks and protocols for all, leaving customers free. In this struggle, the best-known organization in the field of wind energy is IEC 61400-25, specifically for the monitoring system and free communication among different equipment vendors, nevertheless internal communication of the components of wind power plant is not within the standard. The application range of the standard covers the operation of this kind of wind farm, including wind turbine, meteorological measurement system, electrical system and management system, but does not include the relevant line of the substation feeding and information. Hence, the interaction with the supervisory system SCADABR developed in "open-source" model of free license. It is proposed the application of a multi-platform Java-based, from an application server, like Apache Tomcat the standard choice. Considering the requirements of the present communication model in IEC 61400-25-2 it is defined a model of information for monitoring and control of wind power plants, to this end, part-data simulator MatrikonOPC through customer / OPC DA server interaction (Object Linking and Embedding for Process Control Data Access), with ScadaBR software. / O objetivo da pesquisa é desenvolver um sistema de supervisão, comunicação e controle, implementado em um software de supervisão livre o ScadaBR, para parques eólicos instalados e/ou a serem instalados no Brasil, a partir das considerações e recomendações da norma IEC 61400-25. A construção de parques eólicos completos, com automação total, tem levado os empreendedores a focalizar seus esforços não só no lucro e produtividade, mas também no: capital humano, preocupando-se com o sistema de gestão, domínio tecnológico e comunicação em todos os níveis. O processamento da informação com a comunicação, abriu fronteiras com as novas formas de relacionamento e a crescente tendência na área de automação industrial, favorece que diferentes dispositivos comuniquem-se com outros de uma maneira cooperativa. No entanto, os maiores fabricantes de usinas de geração eólica ainda oferecem soluções proprietárias caixas pretas para as redes de campo, o que resulta numa diversidade de protocolos de sistemas, levando dependência desses fornecedores. Visando a interoperabilidade e flexibilidade de operação, grupos de pesquisadores defendem normas de padrão aberto, como a solução de redes e protocolos para todos, deixando os clientes livres. Nesta luta, a organização mais conhecida na área de energia eólica é a norma IEC 61400-25, especificamente para o sistema de monitoramento e comunicação livre entre diferentes fornecedores de equipamentos, porém a comunicação interna dos componentes da usina de energia eólica não está no âmbito desta norma. A faixa de aplicação da norma abrange parte da operação desse tipo de usina, incluindo turbina de vento, sistema de medição meteorológica, sistema elétrico e sistema de gestão, mas não inclui a linha relevante de alimentação e informação da subestação. Daí a interação com o sistema supervisório ScadaBR, desenvolvido em modelo open-source de licença gratuita. Propõe-se a aplicação de uma multi-plataforma baseada em Java, a partir de um servidor de aplicações, com o Apache Tomcat a escolha padrão. Considerando as exigências do modelo de comunicação presentes na Norma IEC 61400-25-2, define-se um modelo de informação para monitoramento e controle de usinas eólicas, para tal, parte-se do simulador de dados MatrikonOPC, por meio da interação cliente / servidor OPC DA (Object Linkingand Embedding for Process Control Data Access), com o software ScadaBR.

Esta dissertação apresenta uma contribuição aos estudos de planejamento do sistema elétrico do Estado de São Paulo, ressaltando os benefícios que se obteria, com uma maior integração das fontes renováveis à matriz elétrica desse estado (notadamente as fontes de energia solar fotovoltaica, eólica, aproveitamento dos resíduos sólidos urbano RSU e vinhaça), visando o aumento da segurança e independência energética, redução de perdas, e benefícios ambientais. Para tanto, apresenta-se o conceito das usinas virtuais, cujo propósito é obter um melhor e maior aproveitamento dos recursos energéticos normalmente dispersos espacialmente - incluindo nesse rol a microgeração distribuída, a autoprodução e cogeração, e mesmo as fontes não renováveis que se encontram perto dos centros de consumo - com o objetivo de coordenar o seu funcionamento conjunto para satisfazer os requisitos da demanda de energia, por meio do uso da Tecnologia da Informação e Telecomunicações ou das Redes Inteligentes (Smart Grid), e, além disso, configurando a usina virtual de maneira que ela atue , no que diz respeito ao sistema interconectado de energia elétrica, rede de transmissão ou distribuição, como se fosse uma planta de geração de grande porte. Apresenta-se uma análise e projeções da operação e do suprimento do subsistema Sudeste/Centro Oeste (SE/CO), com foco especial no Sistema Elétrico do Estado de São Paulo, com suas interações com o SIN. / This Thesis presents contributions for the planning of the electrical system of São Paulo State Brazil, emphasizing benefits obtained with a better integration of renewables (mainly solar photovoltaics, wind energy, from municipal solid waste and sugarcane vinasse) aiming energy security and independence, loss reduction and environmental benefits. For this, the concept of VPP Virtual Power Plant is introduced, in which a better and broader use of energetic resources, geographically dispersed, including distributed microgeneration, autoproduction, cogeneration, and even nonrenewable sources, is facilitated. Those disperse energy resources, in general located near the consumer, are grouped and jointly managed, in order of to satisfy the demand requirements, using Smart Grid and Information and Telecommunication Technologies, and making the VPP to act, for the transmission or distribution system point of view, as a conventional large electrical power plant. An analysis and forecasts of the operation of the Brazilian Southeast/Center West (SE/CO) subsystem, with special focus on São Paulo State electrical system, and its interactions with the Brazilian Interconnected Electrical System (SIN), is presented.

The goal of this project is to develop a system of supervision, communication and control, implemented in a free supervisory software the SCADABR for installed wind farms and/or to be installed in Brazil, from the considerations and recommendations of IEC 61400 - 25. The construction of complete wind farms with full automation, has led entrepreneurs to focus their efforts not only on profit and productivity, but also in: human capital, concerned with the management system, technological mastery and communication at all levels. Information processing with communication, opened borders with new forms of relationship and growing trend in the industrial automation field, which favors different devices to communicate with others in a cooperative way. However, the largest manufacturers of wind generation plants still offer proprietary solutions "black boxes" for the networks field, which results in a variety of protocols of systems, causing the client the full dependence on these suppliers. Aiming interoperability and flexibility of operation, groups of researchers advocate standards of open model, as the solution of networks and protocols for all, leaving customers free. In this struggle, the best-known organization in the field of wind energy is IEC 61400-25, specifically for the monitoring system and free communication among different equipment vendors, nevertheless internal communication of the components of wind power plant is not within the standard. The application range of the standard covers the operation of this kind of wind farm, including wind turbine, meteorological measurement system, electrical system and management system, but does not include the relevant line of the substation feeding and information. Hence, the interaction with the supervisory system SCADABR developed in "open-source" model of free license. It is proposed the application of a multi-platform Java-based, from an application server, like Apache Tomcat the standard choice. Considering the requirements of the present communication model in IEC 61400-25-2 it is defined a model of information for monitoring and control of wind power plants, to this end, part-data simulator MatrikonOPC through customer / OPC DA server interaction (Object Linking and Embedding for Process Control Data Access), with ScadaBR software. / O objetivo da pesquisa é desenvolver um sistema de supervisão, comunicação e controle, implementado em um software de supervisão livre o ScadaBR, para parques eólicos instalados e/ou a serem instalados no Brasil, a partir das considerações e recomendações da norma IEC 61400-25. A construção de parques eólicos completos, com automação total, tem levado os empreendedores a focalizar seus esforços não só no lucro e produtividade, mas também no: capital humano, preocupando-se com o sistema de gestão, domínio tecnológico e comunicação em todos os níveis. O processamento da informação com a comunicação, abriu fronteiras com as novas formas de relacionamento e a crescente tendência na área de automação industrial, favorece que diferentes dispositivos comuniquem-se com outros de uma maneira cooperativa. No entanto, os maiores fabricantes de usinas de geração eólica ainda oferecem soluções proprietárias caixas pretas para as redes de campo, o que resulta numa diversidade de protocolos de sistemas, levando dependência desses fornecedores. Visando a interoperabilidade e flexibilidade de operação, grupos de pesquisadores defendem normas de padrão aberto, como a solução de redes e protocolos para todos, deixando os clientes livres. Nesta luta, a organização mais conhecida na área de energia eólica é a norma IEC 61400-25, especificamente para o sistema de monitoramento e comunicação livre entre diferentes fornecedores de equipamentos, porém a comunicação interna dos componentes da usina de energia eólica não está no âmbito desta norma. A faixa de aplicação da norma abrange parte da operação desse tipo de usina, incluindo turbina de vento, sistema de medição meteorológica, sistema elétrico e sistema de gestão, mas não inclui a linha relevante de alimentação e informação da subestação. Daí a interação com o sistema supervisório ScadaBR, desenvolvido em modelo open-source de licença gratuita. Propõe-se a aplicação de uma multi-plataforma baseada em Java, a partir de um servidor de aplicações, com o Apache Tomcat a escolha padrão. Considerando as exigências do modelo de comunicação presentes na Norma IEC 61400-25-2, define-se um modelo de informação para monitoramento e controle de usinas eólicas, para tal, parte-se do simulador de dados MatrikonOPC, por meio da interação cliente / servidor OPC DA (Object Linkingand Embedding for Process Control Data Access), com o software ScadaBR.