Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-10-31T19:18:22Z No. of bitstreams: 1 Walney Christian de Medeiros Silva .pdf: 3416544 bytes, checksum: 20ee94588e05621f9c263401f3b48043 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T19:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Walney Christian de Medeiros Silva .pdf: 3416544 bytes, checksum: 20ee94588e05621f9c263401f3b48043 (MD5) Previous issue date: 2017-09-25 / This work was developed in the Master course of the Postgraduate Program in Energy and Environment taught at the Federal University of Maranhão, and its main objective is to analyze the impacts of the fomentation and insertion of distributed generation, among them microgeneration, whose main source is To solar photovoltaic, in the Brazilian energy scenario. The mass adherence to microgeneration, by the Brazilian consumers, can culminate in impacts to be felt by the electric power concessionaires, by the consumers themselves and by all agents of the national energy sector. Two species of impacts were identified for electric power concessionaires, in the case of microgeneration insertion. These impacts are subdivided into (i) technical and (ii) economic impacts. The former can be represented by possible instabilities in the utility network, which could be avoided with adaptations in the planning of these systems. The economic aspects would be related to the increase in the price of the tariff, caused by the fall in the revenues of the distributors, an impact directly linked to the loss of revenue in the companies' cash registers. This could lead to uncertainties regarding the current distributor remuneration system, taking into account a scenario of mass membership of microgenerators. Hence comes the phenomenon called the spiral of death. The dynamics of this phenomenon follows a logic in which, with the increase of Distributed Generation, there is a decrease in the consumption of electric energy sold by the distributors, which results in an increase in the tariff for the captive market, which, in turn, would be lower. Since the market is smaller, the costs, when forming the tariff, in the periodic tariff reviews, would be divided by a smaller number of consumers. The tariff increase, consequently, increases the attractiveness of Distributed Generation, which, in turn, accelerates the process described above. As the distributors responsible for the maintenance and expansion of the electric system, in their concession area, the financial balance of these is a fundamental factor for the operation of the entire electric sector. This paper analyzes the economic financial equilibrium of distributors and the concession contract for the distribution of electric power and the impact on other consumers, in case of a mass migration of consumers to microgeneration. / Este trabalho foi desenvolvido no curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Energia e Ambiente ministrado na Universidade Federal do Maranhão, e tem como objetivo principal analisar os impactos do fomento e inserção da geração distribuída, dentre elas a microgeração, cuja principal fonte é a solar fotovoltaica, no cenário energético brasileiro. A adesão em massa à microgeração, por parte dos consumidores brasileiros, pode culminar em impactos a serem sentidos pelas concessionárias de energia elétrica, pelos próprios consumidores e por todos os agentes setor energético nacional. Foram identificadas duas espécies de impactos para as concessionárias de energia elétrica, no caso de inserção da microgeração. Esses impactos se subdividem em (i) técnicos e (ii) econômicos. Os primeiros podem ser representados por possíveis instabilidades na rede da concessionária, o que poderia ser evitado com adaptações no planejamento desses sistemas. Os aspectos econômicos estariam relacionados ao aumento preço da tarifa de energia elétrica, ocasionados pela queda no faturamento das distribuidoras, impacto diretamente ligado à perda da receita nos caixas das companhias, dentre outros fatores. Isso poderia trazer incertezas quanto ao atual sistema de remuneração das distribuidoras, levando-se em consideração um cenário de adesão em massa de microgeradores. Daí surge o fenômeno denominado de espiral da morte. A dinâmica desse fenômeno segue uma lógica em que, com o aumento da Geração Distribuída, há a uma queda no consumo da energia elétrica vendida pelas distribuidoras, o que resulta num aumento na tarifa para o mercado cativo, que, por sua vez, seria menor. Sendo o mercado menor, os custos, quando da formação da tarifa, nas revisões tarifárias periódicas, seriam divididos por um número menor de consumidores. O aumento da tarifa, consequentemente, eleva a atratividade da Geração Distribuída, que, por sua vez, acelera todo o processo anteriormente descrito. Sendo as distribuidoras responsáveis pela manutenção e expansão do sistema elétrico, na sua área de concessão, o equilíbrio financeiro destas é fator fundamental para o funcionamento de todo o setor elétrico. O presente trabalho se dispõe, dessa forma, a analisar a temática do equilíbrio econômico financeiro das distribuidoras e do próprio contrato de concessão de distribuição de energia elétrica, bem como, de acordo com o modelo atual do setor elétrico nacional, quais seriam os impactos sentidos pelos demais consumidores não microgeradores, em caso de eventual migração em massa de consumidoras à microgeração.

Made available in DSpace on 2017-07-10T16:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Jeremy G Rauber 2.pdf: 8078083 bytes, checksum: f2d742bf8414241dc0d4dc419b285266 (MD5) Previous issue date: 2016-06-08 / The overwhelming need to use renewable energy sources for electricity generation allowed the use of gas microturbines (MTG) in distributed generation applications (GD) and energy cogeneration. Microturbine behavior prediction for studies applied in this context require the use of dynamic models. Among the many microturbines existing gas in the literature, we selected three dynamic models of gas microturbines: recurrent in the literature, Rowen model; the simple model, GAST model; a model representative of the thermodynamic equations, thermomechanical model. However, lack of studies to represent the same microturbine under the same ways using different types of microturbines and seeking to establish parametric relationships so that they can check for any correlation between them and there is few studies on the impact of the use of simplified models MTG in DG and CHP applications. For work on the gas microturbine literature, typically address the problem of GD and energy cogeneration separately. This work aims to contribute analysis on the applicability of MTG models for simultaneous studies of GD and energy cogeneration, seeking to find correlation between the equations and parameters governing such models and elucidate the impact of simplifications in MTG models for studies of GD and cogeneration. These models were evaluated for possible analytical and parametric relationships to each other, as well as to their static and dynamic operating characteristics. The microturbine was considered connected to the mains via a frequency inverter and operating in cogeneration energy represented by a Stirling engine by performing heat recovery from the exhaust gases. The first evaluation of models and simplifications was performed qualitative and comparative manner, elucidating the main differences modeling each MTG model. It was later performed static analysis of the equations that predict the torque and temperature. Finally, the application of models in GD and cogeneration with the aid of dynamic simulation involving tests that induced MTG to changes in the operating point of electricity generation, as well as the system's response to an electrical failure in the network scenario was evaluated. The analysis of the simulation results showed that the three models of microturbines make up three different philosophies of modeling that have no direct algebraic relations between them, but have parametric relationships. The main difference between the results of different models modeling the micro turbine s fuel system. Based on the results obtained, Gast model showed similar results to model more Rowen, unlike thermomechanical model. The simplifications of dynamic models of MTG were sensitive to the consideration of the fuel system, because its absence influences the representation of cogeneration and GD phenomena. / A contundente necessidade do uso de fontes energéticas renováveis para geração elétrica permitiu o uso de microturbinas a gás (MTG) em aplicações de geração distribuída (GD) e cogeração energética. Estudos para previsão do comportamento de microturbinas aplicadas neste contexto demandam o uso de modelos dinâmicos. Dentre os diversos modelos de microturbinas a gás existente na literatura, selecionou-se três modelos dinâmicos de microturbinas a gás: o mais recorrente na literatura, modelo de Rowen; o modelo simples, modelo GAST; um modelo que representativo das equações termodinâmicas, modelo Termomecânico. Entretanto, carecem de estudos que permitam representar a mesma microturbina sob os mesmos aspectos utilizando modelos diferentes de microturbinas e que busquem estabelecer relações paramétricas maneira que possam verificar alguma correlação entre eles e, ainda, não há poucos estudos acerca do impacto do uso de modelos simplificados de MTG em aplicações de GD e Cogeração. Pois, os trabalhos na literatura de microturbinas a gás tipicamente abordam o problema da GD e cogeração energética em separado. Este trabalho visa contribuir com análises acerca da aplicabilidade de modelos de MTG para estudos simultâneos de GD e cogeração energética, buscando encontrar correlação entre as equações e parâmetros que regem os tais modelos e, ainda, elucidar o impacto de simplificações nos modelos de MTG para os estudos de GD e cogeração. Estes modelos foram avaliados quanto às possíveis relações analíticas e paramétricas entre si, bem como quanto às suas características operativas estáticas e dinâmicas. A microturbina foi considerada conectada à rede elétrica via inversor de frequência e operando em cogeração energética representada por um motor Stirling realizando o aproveitamento térmico dos gases de exaustão. A primeira avaliação dos modelos e das simplificações foi realizada de forma qualitativa e comparativa, elucidando as principais diferenças de modelagem de cada modelo de MTG. Posteriormente, foi executada análise estática das equações que preveem o torque e a temperatura. Por fim, foi avaliado a aplicação dos modelos em GD e cogeração com auxílio de simulação dinâmica envolvendo testes que induziram a MTG a mudanças no ponto de operação da geração elétrica, bem como a reação do sistema a um cenário de falta elétrica na rede. As análises dos resultados da simulação permitiram concluir que os três modelos de microturbinas compõem três filosofias diferentes de modelagem que não possuem relações algébricas diretas entre si, mas que possuem relações paramétricas. A principal diferença entre os modelos resulta da distinta modelagem do sistema de combustível da microturbina. Frente aos resultados obtidos, o modelo GAST apresentou resultados mais semelhantes ao modelo de Rowen, ao contrário do modelo Termomecânico. As simplificações de modelos dinâmicos de MTG se mostraram sensíveis à consideração do sistema de combustível, pois sua ausência impacta na representação dos fenômenos de cogeração e GD.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta a proposta e análise de um Inversor Ponte Completa Bidirecional (IPCB) aplicado a microrredes CC (corrente contínua) no que tange ao seu desempenho na injeção de potência ativa na rede em corrente alternada (CA) e à regulação da tensão no barramento CC diante das inerentes intermitências observadas em geradores fotovoltaicos, as quais não devem provocar distúrbios nas cargas conectadas à Microrrede CC. A estratégia de controle digital é implementada a partir de um DSP (Digital Signal Processor) contando com um controlador do tipo Proporcional Ressonante (P+Res) aliado a um controle corretor de componentes harmônicas de ordem 3, 5 e 7 da corrente imposta na rede elétrica para os dois modos de operação do sistema, o que possibilita a adequação da qualidade de energia às normas internacionais IEEE 1547 (injeção) e IEC 61.000-3-2 (retificação). Por fim, faz-se a análise qualitativa e quantitativa do sistema proposto contendo ainda as especificações de projeto além dos resultados de simulação e experimentais obtidos com a construção de um protótipo de 2,2 kWp. / This work presents the proposal and analysis of a Bidirectional Full-Bridge Inverter (BFBI) applied to DC (direct current) microgrids in terms to its performance in active power injection into the AC (alternating current) grid and DC bus voltage regulation front of the inherent intermittences observed in photovoltaic generators, which should not cause disturbances in the dc loads. The digital control strategy is implemented from a DSP (Digital Signal Processor) with Proportional Resonant (P + Res) controller combined with 3th, 5th and 7th Harmonic Correction in the current imposed on the grid for the two modes of operation, which enables the adjustment in power quality to IEEE 1547 (injection) and IEC 61.000-3-2 (rectification) international standards. Finally, this work present the qualitative and quantitative analysis of the proposed system, still containing the design specifications, simulation and experimental results obtained with the construction of a 2.2 kWp prototype. / Dissertação (Mestrado)

A atratividade econômica da micro e minigeração está intrinsecamente relacionada às tarifas de energia elétrica convencional, já que o benefício, do ponto de vista financeiro, para o micro/minigerador é o custo evitado para a compra de energia elétrica convencional. Desta forma, realizou-se a avaliação econômico-financeira de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída sob a ótica do consumidor residencial. A análise foi realizada para as 27 capitais brasileiras e incluiu estimativas relacionadas às seguintes figuras de mérito: Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Payback (tempo de retorno sobre o investimento). Foi realizada uma análise de sensibilidade e uma projeção dos resultados para o ano de 2020, utilizando Simulação de Monte Carlo. Para o ano de 2015, a expectativa é que na maioria das capitais brasileiras já existam condições favoráveis para a micro/minigeração com sistemas fotovoltaicos, dados os reajustes tarifários de energia elétrica aprovados em 2014. Observou-se que, dependendo da diferença entre as tarifas com e sem impostos, o percentual de autoconsumo pode exercer grande influência sobre a atratividade financeira na microgeração. Em 2020, espera-se que a probabilidade de viabilidade da microgeração fotovoltaica, ultrapasse os 90%, enquanto que, em 2015, a probabilidade de viabilidade para as 27 capitais brasileiras está próxima de 62%. / The economic attractiveness of micro and minigeneration is intrinsically related to conventional electricity price, as the benefit from the financial side, to the micro/minigerador is the avoided cost with the energy purchase. In this way, an economic assessment of photovoltaic distributed generation was performed (from the perspective of the residential consumer). The analysis was made for the 27 brazilian capitals and the following results are presented: Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Payback (return time on investment). A sensitivity analysis was made, besides a probabilistic approach for the year 2020, using Monte Carlo Simulation. For 2015, the expectation is that in most brazilian capitals already exist favorable conditions for photovoltaic micro/minigenerators, mainly because the electricity tariffs readjustments approved in 2014. It was also observed that, depending on the difference between the prices with and without taxes, self-consumption percentage could greatly influence the financial attractiveness of microgeneration. By 2020, it is expected that the probability of viability for photovoltaic microgeneration, could be over than 90% in the brazilian capitals, while in 2015, the probability of viability for the 27 capital cities is near 62%.

This dissertation presents the feasibility study for integration of microgeneration of electricity with photovoltaic power in telecommunications stations. From the Resolution 482/2012 of ANEEL, April 2012, microgeneration (installed capacity equal to or less than 100 kW) began to have the capacity considered in the reckoning power of the Brazilian electric system. As the Brazilian telecommunications system is present in all locations with more than 100 residents there is the possibility of creating a network of distributed micro generation, using the similarities between these two systems, telecommunications and power generation using photovoltaic source. For this, there is a need to analyze the generation capacity in contrast to the electricity consumption of the telecommunications stations. After, was carried out the application of concepts of Economic Engineering and Simplex Method of Linear Programming to evaluate the proposed system on the financial feasibility, considering the energy saving and some scenarios sale of energy used for the distribution system of electric power of the local concessionaire. From these analyzes was made possible to verify that the system proved to be attractive both for its assessment of Engineering Economy, as the Simplex Method, proving that its application can bring benefits to telecommunications companies and distribution network that will have less load to cater. However, the sale of energy from microgeneration this may decrease the reliability of the telecommunications system and therefore is not recommended. / Esta dissertação apresenta o estudo de viabilidade para inserção de microgeração de energia elétrica com fonte fotovoltaica nas estações de telecomunicações. A partir da Resolução 482/2012 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), de abril de 2012, a microgeração (até 100 kW de potência instalada) passou a ter sua capacidade considerada no cômputo de energia do sistema elétrico brasileiro. Como o sistema brasileiro de telecomunicações está presente em todas as localidades com mais de 100 habitantes há a possibilidade de criar uma rede de microgeração distribuída, utilizando as similaridades entre esses dois sistemas: telecomunicações e geração de energia com fonte fotovoltaica. Para isso, verificou-se a necessidade de analisar a capacidade de geração em contrapartida com o consumo de energia elétrica das estações de telecomunicações. Após, realizou-se a aplicação de conceitos da Engenharia Econômica e o Método Simplex da Programação Linear para avaliar o sistema proposto quanto à viabilidade financeira, considerando a economia de energia e alguns cenários de venda desta energia produzida para o sistema de distribuição de energia elétrica da concessionária local. A partir destas análises efetuadas foi possível verificar que o sistema mostrou-se atrativo, tanto pela avaliação da Engenharia Econômica, quanto pelo Método Simplex, comprovando que sua aplicação pode trazer benefícios às empresas de telecomunicações e à rede de distribuição de Baixa Tensão que terá menos carga para atender. No entanto, a venda de energia a partir desta microgeração pode diminuir a confiabilidade do sistema de telecomunicações e, portanto, não é recomendada.