Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-12Bitstream added on 2014-06-13T20:00:54Z : No. of bitstreams: 1 galottojunior_l_dr_ilha.pdf: 4476807 bytes, checksum: 6b445a43391312cea56e205272fe3d9c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho consiste no desenvolvimento e avaliação de conversores eletrônicos de potência para utilização de painéis fotovoltaicos, com conexão à rede de distribuição de energia elétrica em corrente alternada. No cenário de gerações fotovoltaicas as filosofias iniciais, as quais consistiam na instalação de grandes Arrays (associações série e paralelo) de painéis solares utilizando um único conversor centralizado, cariam em desuso devido à baixa eficiência e à impossibilidade de operar todos os painéis simultaneamente no ponto de máxima potência (MPP). Ao mesmo tempo, esta estratégia não permitia a instalação gradativa de painéis exigindo um alto investimento inicial. Estes são alguns dos motivos que levam a pesquisas mais recentes com conversor dedicado ao painel, que possa até ser integrado e comercializado como um único equipamento, denominado de Módulo CA fotovoltaico. Estes módulos seriam painéis fotovoltaicos prontos para a conexão à rede, com conversor que explore melhor o MPP, permitindo a modularidade, a confiabilidade e a facilidade da instalação. Por segurança, o conversor também precisa se desconectar da rede automaticamente na presença de falhas, para evitar a ocorrência do fenômeno conhecido como ilhamento. A dificuldade de construção destes módulos CA se concentra fundamentalmente do desenvolvimento do conversor de eletrônica de potência, também denominado de microinversor, por trabalhar em potências de até 300 W, compatível com a potência máxima de painéis fotovoltaicos comerciais. Para atender a esta aplicação, o conversor requer diversas características, entre as principais estão: baixo custo, alto rendimento e, especialmente, vida útil compatível com a do painel. Neste contexto, este trabalho utiliza conversores com integração de estágios... / This work aims the development and evaluation of power electronic converters to be used with photovoltaic (PV) modules connected to the alternating current electric energy distribution grid. In the scenario of photovoltaic generation, the initial philosophies, which were based on large PV solar arrays using a centralized converter, has became unused due to the low efficiency and the impossibility to operate all panels simultaneously on the maximum power point (MPP). At the same time, it is not possible the gradual installation of PV modules and is mandatory a high initial investment. These are some reasons that leaded more recent researches of panel dedicated converter, which could be embedded and sold as a single equipment, called photovoltaic AC module. These modules are PV panels ready for grid connection, with a converter that works at the MPP for each panel. This allows modularity, reliability and ease of installation. For safety reasons, the converter also has to disconnect from the grid automatically once a grid failure is detected, to avoid the phenomenon known as islanding. The construction of these modules is fundamentally a problem for power electronic converter development. This converter is also called micro-inverter due to the nominal power up to 300 W, compatible with commercially available PV panels. The converter needs several features to achieve this application, among them: low cost, high efficiency and, especially, lifetime compatible with the panels. In this context, this work uses converters with integration of stages (DC + AC), aiming to achieve the main requirements needed to turn them into a feasible alternative to the presented application. The main contribution of this work is a novel control strategy which is not found in the literature, which allows independent input-output... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Marcelo Lobo Heldwein / Banca: Ernesto Ruppert Filho / Resumo: Este trabalho consiste no desenvolvimento e avaliação de conversores eletrônicos de potência para utilização de painéis fotovoltaicos, com conexão à rede de distribuição de energia elétrica em corrente alternada. No cenário de gerações fotovoltaicas as filosofias iniciais, as quais consistiam na instalação de grandes Arrays (associações série e paralelo) de painéis solares utilizando um único conversor centralizado, cariam em desuso devido à baixa eficiência e à impossibilidade de operar todos os painéis simultaneamente no ponto de máxima potência (MPP). Ao mesmo tempo, esta estratégia não permitia a instalação gradativa de painéis exigindo um alto investimento inicial. Estes são alguns dos motivos que levam a pesquisas mais recentes com conversor dedicado ao painel, que possa até ser integrado e comercializado como um único equipamento, denominado de Módulo CA fotovoltaico. Estes módulos seriam painéis fotovoltaicos prontos para a conexão à rede, com conversor que explore melhor o MPP, permitindo a modularidade, a confiabilidade e a facilidade da instalação. Por segurança, o conversor também precisa se desconectar da rede automaticamente na presença de falhas, para evitar a ocorrência do fenômeno conhecido como ilhamento. A dificuldade de construção destes módulos CA se concentra fundamentalmente do desenvolvimento do conversor de eletrônica de potência, também denominado de microinversor, por trabalhar em potências de até 300 W, compatível com a potência máxima de painéis fotovoltaicos comerciais. Para atender a esta aplicação, o conversor requer diversas características, entre as principais estão: baixo custo, alto rendimento e, especialmente, vida útil compatível com a do painel. Neste contexto, este trabalho utiliza conversores com integração de estágios... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work aims the development and evaluation of power electronic converters to be used with photovoltaic (PV) modules connected to the alternating current electric energy distribution grid. In the scenario of photovoltaic generation, the initial philosophies, which were based on large PV solar arrays using a centralized converter, has became unused due to the low efficiency and the impossibility to operate all panels simultaneously on the maximum power point (MPP). At the same time, it is not possible the gradual installation of PV modules and is mandatory a high initial investment. These are some reasons that leaded more recent researches of panel dedicated converter, which could be embedded and sold as a single equipment, called photovoltaic AC module. These modules are PV panels ready for grid connection, with a converter that works at the MPP for each panel. This allows modularity, reliability and ease of installation. For safety reasons, the converter also has to disconnect from the grid automatically once a grid failure is detected, to avoid the phenomenon known as islanding. The construction of these modules is fundamentally a problem for power electronic converter development. This converter is also called micro-inverter due to the nominal power up to 300 W, compatible with commercially available PV panels. The converter needs several features to achieve this application, among them: low cost, high efficiency and, especially, lifetime compatible with the panels. In this context, this work uses converters with integration of stages (DC + AC), aiming to achieve the main requirements needed to turn them into a feasible alternative to the presented application. The main contribution of this work is a novel control strategy which is not found in the literature, which allows independent input-output... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O Brasil é afortunado com sua riqueza natural e tradicionalmente faz bom uso do potencial hídrico e de biocombustíveis para compor sua matriz energética. Na década de 2010, o destaque está na implementação na matriz elétrica nacional, de sistemas de energia eólica e de energia solar fotovoltaica, estes últimos com expectativa de acentuada expansão. Alguns fatores levam a esta expectativa, como a boa irradiação solar em grande parte do país, custo da energia fotovoltaica próximo às tarifas de energia elétrica vigente, e ambiente regulatório que estimula investidores. Este trabalho descreve a saga dos atores do setor elétrico brasileiro em propiciar o desenvolvimento da cadeia da energia fotovoltaica e enfatiza a importância dos recursos humanos especializados na área. O arcabouço legal e tributário, que embasa as políticas publica de estímulo, as ações de padronização dos sistemas, as pesquisas desenvolvidas e as ações para capacitar profissionais, a partir de 1991 até 2017, estão ordenados. O cenário mundial mostra que o aumento da potência instalada de sistemas que utilizam as fontes alternativas de energia renovável leva à geração de empregos, que exigem novos conhecimentos e habilidades. A expansão, no Brasil, do número de instalações de usinas centralizadas e sistemas de geração distribuída fotovoltaica no país leva ao aumento de postos de trabalho. Um dos desafios para a continuidade da disseminação dos sistemas fotovoltaicos, que exige um contingente elevado de recursos humanos, está na formação de profissionais. São profissionais para concepção, instalação, comercialização, operação e manutenção dos sistemas. No cenário mundial, entre as modalidades de energia renovável, a cadeia da energia fotovoltaica é a que apresenta maior número de postos de trabalho por quilowatt instalado, representando cerca de 30% dos postos de trabalho. Este trabalho também aponta caminhos para a implementação de cursos na área de energia renovável e eficiência energética na Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, com foco na inserção da energia fotovoltaica, seus sistemas e instalações. Para a consolidação do mercado da energia fotovoltaica é essencial que haja disponibilidade de profissionais que garantam a segurança e a eficiência na produção das instalações dos sistemas ao longo de sua vida útil. O desenvolvimento da cadeia de energia solar fotovoltaica promove a oportunidade de agregar energia sustentável à matriz energética, promove a geração de empregos e renda pelo extenso território nacional. O desenvolvimento da referida cadeia não prescinde da estruturação de uma rede de ensino com foco na área fotovoltaica. / Brazil is fortunate in natural resources and traditionally makes good use of water potential and biofuels in its energy matrix. In the 2010-decade the highlight is in the setting up of large-scale wind energy and photovoltaic solar energy systems, these last with a forecast of marked expansion. Some factors give support to this expectation; good solar irradiation in most of the countrys surface, cost reduction of photovoltaic energy being close to the current electricity tariffs and a regulatory system stimulating investors. This work describes the Brazilian electric sector actors saga on the photovoltaic energy chain development, whilst highlights the importance of photovoltaic specialized human resources. The legal and tributary framework, which is the basis of the public policy stimulus, PV systems standardization actions, the developed research, as well as the professionals training actions, from 1991 to 2017, are described. The world scenario shows that the capacity increase of renewable energy systems leads to jobs creation, which requires new knowledge and skills. The growth number of centralized generation plants and distributed photovoltaic generation systems, leads to the increase of jobs in Brazil. One of the challenges for the continuity of the photovoltaic systems dissemination, which requires a high contingent of human resources, lies in the training of professionals. These are professionals trained for the design, installation, commercialization and systems operation and maintenance. In the world scenario, among the renewable energy modalities, the photovoltaic energy chain is the one that exhibits the highest number of jobs per installed kilowatt, representing about 30% of the jobs. This work describes the renewable energy and energy efficiency courses implanted at the Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica focusing on the insertion of photovoltaic energy, its systems and facilities. The availability of skilled personnel is mandatory to ensure the photovoltaic energy market consolidation. Those professionals are needed to ensure the safety and the efficiency of energy production systems throughout their life cycle. The development of the photovoltaic solar energy chain promotes the opportunity to add sustainable energy to the energy matrix, promotes the generation of jobs and financial income throughout the national territory. The development of the PV chain cannot neglect the need to increase of a teaching network focused on the photovoltaic area.

O Brasil é afortunado com sua riqueza natural e tradicionalmente faz bom uso do potencial hídrico e de biocombustíveis para compor sua matriz energética. Na década de 2010, o destaque está na implementação na matriz elétrica nacional, de sistemas de energia eólica e de energia solar fotovoltaica, estes últimos com expectativa de acentuada expansão. Alguns fatores levam a esta expectativa, como a boa irradiação solar em grande parte do país, custo da energia fotovoltaica próximo às tarifas de energia elétrica vigente, e ambiente regulatório que estimula investidores. Este trabalho descreve a saga dos atores do setor elétrico brasileiro em propiciar o desenvolvimento da cadeia da energia fotovoltaica e enfatiza a importância dos recursos humanos especializados na área. O arcabouço legal e tributário, que embasa as políticas publica de estímulo, as ações de padronização dos sistemas, as pesquisas desenvolvidas e as ações para capacitar profissionais, a partir de 1991 até 2017, estão ordenados. O cenário mundial mostra que o aumento da potência instalada de sistemas que utilizam as fontes alternativas de energia renovável leva à geração de empregos, que exigem novos conhecimentos e habilidades. A expansão, no Brasil, do número de instalações de usinas centralizadas e sistemas de geração distribuída fotovoltaica no país leva ao aumento de postos de trabalho. Um dos desafios para a continuidade da disseminação dos sistemas fotovoltaicos, que exige um contingente elevado de recursos humanos, está na formação de profissionais. São profissionais para concepção, instalação, comercialização, operação e manutenção dos sistemas. No cenário mundial, entre as modalidades de energia renovável, a cadeia da energia fotovoltaica é a que apresenta maior número de postos de trabalho por quilowatt instalado, representando cerca de 30% dos postos de trabalho. Este trabalho também aponta caminhos para a implementação de cursos na área de energia renovável e eficiência energética na Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, com foco na inserção da energia fotovoltaica, seus sistemas e instalações. Para a consolidação do mercado da energia fotovoltaica é essencial que haja disponibilidade de profissionais que garantam a segurança e a eficiência na produção das instalações dos sistemas ao longo de sua vida útil. O desenvolvimento da cadeia de energia solar fotovoltaica promove a oportunidade de agregar energia sustentável à matriz energética, promove a geração de empregos e renda pelo extenso território nacional. O desenvolvimento da referida cadeia não prescinde da estruturação de uma rede de ensino com foco na área fotovoltaica. / Brazil is fortunate in natural resources and traditionally makes good use of water potential and biofuels in its energy matrix. In the 2010-decade the highlight is in the setting up of large-scale wind energy and photovoltaic solar energy systems, these last with a forecast of marked expansion. Some factors give support to this expectation; good solar irradiation in most of the countrys surface, cost reduction of photovoltaic energy being close to the current electricity tariffs and a regulatory system stimulating investors. This work describes the Brazilian electric sector actors saga on the photovoltaic energy chain development, whilst highlights the importance of photovoltaic specialized human resources. The legal and tributary framework, which is the basis of the public policy stimulus, PV systems standardization actions, the developed research, as well as the professionals training actions, from 1991 to 2017, are described. The world scenario shows that the capacity increase of renewable energy systems leads to jobs creation, which requires new knowledge and skills. The growth number of centralized generation plants and distributed photovoltaic generation systems, leads to the increase of jobs in Brazil. One of the challenges for the continuity of the photovoltaic systems dissemination, which requires a high contingent of human resources, lies in the training of professionals. These are professionals trained for the design, installation, commercialization and systems operation and maintenance. In the world scenario, among the renewable energy modalities, the photovoltaic energy chain is the one that exhibits the highest number of jobs per installed kilowatt, representing about 30% of the jobs. This work describes the renewable energy and energy efficiency courses implanted at the Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica focusing on the insertion of photovoltaic energy, its systems and facilities. The availability of skilled personnel is mandatory to ensure the photovoltaic energy market consolidation. Those professionals are needed to ensure the safety and the efficiency of energy production systems throughout their life cycle. The development of the photovoltaic solar energy chain promotes the opportunity to add sustainable energy to the energy matrix, promotes the generation of jobs and financial income throughout the national territory. The development of the PV chain cannot neglect the need to increase of a teaching network focused on the photovoltaic area.

Dentre as diferentes fontes conhecidas identifica-se a energia solar fotovoltaica como um interessante mecanismo para a produção de eletricidade, apresentando um grande crescimento ao redor do mundo, principalmente no caso Brasileiro, em que é verificado, nos últimos anos, um aumento do uso desses sistemas de forma conectada à rede e em ambientes urbanos. Apesar da confiabilidade técnica, os sistemas fotovoltaicos ainda apresentam dúvidas relacionadas ao seu desempenho operacional em ambientes com elevado nível de poluição e/ou que apresentam expressiva quantidade de material particulado suspenso, o que abre espaço para a busca e pesquisa de informações no âmbito da sujidade, custos e benefícios da frequência de limpeza, bem como índices de consumo de água, possibilitando auxiliar na operacionalidade dos sistemas. Nesta dissertação, apresenta-se uma breve revisão de literatura sobre o tema e apresenta-se um estudo que analisa perdas de produtividade de energia, ao longo de 12 meses, em geradores fotovoltaicos situados em uma localidade propensa ao efeito da sujidade, quantificando perdas de energia da ordem de 0,6 % ao mês, 3,0 % em seis meses e 6,0 % ao ano, bem como, saturação de sujidade em 8 meses, custos de limpeza, mão-de-obra, consumo de água e tempo de limpeza. Este estudo também apresenta recomendações em relação a procedimentos de limpeza em sistemas fotovoltaicos. / Among the different known sources, photovoltaic solar energy is identified as an interesting mechanism for electricity production, presenting a great growth around the world, especially in Brazilian case where is verified, in the last years, an interesting evolution related to the use of these systems in an urban environment and also grid-connected. Despite having a high technical reliability, photovoltaic systems still have doubts related to their operational performance in environments with high pollution level, and/or which present an expressive quantity of particulate matter, which opens space to research and investigation of many informations associated to the soiling field, costs and benefits of cleaning schedule, as well as water consumption index, making possible support the system operability. In this dissertation, shows up a brief literature review about the theme and displays a study which analyzes the energy productivity losses, along 12 months, in photovoltaic generators located in a region prone to the soiling effect, quantifying energy losses in the order of 0.6 % per month, 3.0 % in six months and 6.0 % in one year, as well as soiling saturation in 8 months, cleaning costs, labor, water consumption and cleaning time. This study also shows recommendations regarding cleaning procedures in photovoltaic systems.

A Geração Distribuída no Brasil tem crescido ao longo dos anos, especialmente na fonte fotovoltaica e na categoria que a ANEEL denomina microgeração distribuída, que são centrais geradoras de energia elétrica com potência instalada menor ou igual a 75 kW e conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras. Apesar dos problemas tradicionais que podem ocorrer com a inserção em larga escala, como maiores perdas e desvios de tensão, as placas fotovoltaicas, conectadas à rede de distribuição por meio de um inversor, trazem a possibilidade de controlar a tensão no ponto de conexão, manipulando-se o fator de potência de saída do inversor, controlando a potência reativa. Neste contexto, considerando o uso dos inversores inteligentes com possibilidade de envio de sinal remotamente ao operador e a possibilidade de criação de Centros de Despacho de Geração Distribuída (CDGD), este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de regulação de tensão centralizada utilizando unidades de microgeração fotovoltaicas, em redes de distribuição com larga inserção. A metodologia proposta utiliza o conceito de despacho de potência reativa e fluxo de potência reativa ótimo, por meio de uma abordagem centralizada da rede, utilizando-se o software OpenDSS e MatLab, equipado com Algoritmo Genético (AG) para solucionar o problema de otimização. Para avaliar o desempenho do modelo, foram feitos estudos de caso no sistema IEEE 123 barras e em uma rede real em Alegrete. Os resultados obtidos validam a abordagem proposta, demonstra a aplicabilidade e limitações em casos reais. / The distributed generation in Brazil has increased in the past years, specially in photovoltaic power generation, at the category that Brazilian Electric Regulator ANEEL classifies as "distributed micro-generation", i.e., generation units in which the active power capacity is equal or bellow 75kW and conected on distribution network by the consumers. Despite the traditional problems that might occur due to high penetration of the units, e.g., higher losses and voltage sags and swells, they are conected to the network through an inverter that can be controlled in order to provide or consume reactive power, providing voltage regulation. In that context, considering the use of intelligent inverters that can be remotely operated by a centralized utility operator, this work aims to propose a centralized voltage regulation methodology using distributed micro-generation in distribution networks. The proposed methodology uses the concept of reactive power dispatch and optimal power flow, from a centralized view of the network, using the software MatLab and OpenDSS with Genetic Algorithm to solve the optimization problem. To evaluate the model, simulations were performed with the IEEE 123 bus system and with a real distribution network from the Alegrete city, in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. The results show the proposed is valid, despite some limitations on real cases.

A Geração Distribuída no Brasil tem crescido ao longo dos anos, especialmente na fonte fotovoltaica e na categoria que a ANEEL denomina microgeração distribuída, que são centrais geradoras de energia elétrica com potência instalada menor ou igual a 75 kW e conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras. Apesar dos problemas tradicionais que podem ocorrer com a inserção em larga escala, como maiores perdas e desvios de tensão, as placas fotovoltaicas, conectadas à rede de distribuição por meio de um inversor, trazem a possibilidade de controlar a tensão no ponto de conexão, manipulando-se o fator de potência de saída do inversor, controlando a potência reativa. Neste contexto, considerando o uso dos inversores inteligentes com possibilidade de envio de sinal remotamente ao operador e a possibilidade de criação de Centros de Despacho de Geração Distribuída (CDGD), este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de regulação de tensão centralizada utilizando unidades de microgeração fotovoltaicas, em redes de distribuição com larga inserção. A metodologia proposta utiliza o conceito de despacho de potência reativa e fluxo de potência reativa ótimo, por meio de uma abordagem centralizada da rede, utilizando-se o software OpenDSS e MatLab, equipado com Algoritmo Genético (AG) para solucionar o problema de otimização. Para avaliar o desempenho do modelo, foram feitos estudos de caso no sistema IEEE 123 barras e em uma rede real em Alegrete. Os resultados obtidos validam a abordagem proposta, demonstra a aplicabilidade e limitações em casos reais. / The distributed generation in Brazil has increased in the past years, specially in photovoltaic power generation, at the category that Brazilian Electric Regulator ANEEL classifies as "distributed micro-generation", i.e., generation units in which the active power capacity is equal or bellow 75kW and conected on distribution network by the consumers. Despite the traditional problems that might occur due to high penetration of the units, e.g., higher losses and voltage sags and swells, they are conected to the network through an inverter that can be controlled in order to provide or consume reactive power, providing voltage regulation. In that context, considering the use of intelligent inverters that can be remotely operated by a centralized utility operator, this work aims to propose a centralized voltage regulation methodology using distributed micro-generation in distribution networks. The proposed methodology uses the concept of reactive power dispatch and optimal power flow, from a centralized view of the network, using the software MatLab and OpenDSS with Genetic Algorithm to solve the optimization problem. To evaluate the model, simulations were performed with the IEEE 123 bus system and with a real distribution network from the Alegrete city, in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. The results show the proposed is valid, despite some limitations on real cases.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-16Bitstream added on 2014-06-13T21:02:56Z : No. of bitstreams: 1 siqueira_jac_dr_botfca.pdf: 1139206 bytes, checksum: fa362c8ed41f1611714cccd53dfd49ca (MD5) / A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis começou a apresentar maior interesse a partir da crise do petróleo na década de 70. De lá pra cá, entre outros recursos energéticos renováveis, a utilização do potencial da energia solar e eólica tem crescido significativamente. A integração de sistemas de geração eólica e fotovoltaica com armazenamento de energia em baterias tem-se apresentado como uma forma de geração em que os problemas decorrentes da variabilidade na intensidade da energia eólica e solar, tornam-se possíveis de mitigação, seja pela complementação entre uma fonte e outra, ou pela maior estabilidade configurada à geração do sistema. Com base neste contexto, este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho um sistema híbrido de energia eólico-fotovoltaico de pequeno porte, para a eletrificação de uma propriedade rural, avaliando-se o efeito das variáveis climáticas sobre a produção energética do sistema. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Energização Rural do Departamento de Engenharia Rural da UNESP-FCA. Para a realização do trabalho, foi instalado um sistema híbrido (solar + eólico), composto por um aerogerador e um painel fotovoltaico, complementado por uma bateria para armazenamento da energia elétrica gerada, controlador de carga e inversor de tensão. O sistema foi configurado para atender as cargas de uma pequena residência rural. Para avaliação das características do potencial da energia solar e eólica, utilizaram-se os dados de uma estação meteorológica instalada no local. Um sistema de aquisição de dados foi programado para coletar os parâmetros meteorológicos e elétricos do experimento a cada 10 segundos, apresentando a média dos valores coletados a cada 5 minutos. A coleta dos dados foi realizada durante um ano, diuturnamente, para avaliar a influência das horas... / The electric energy generation from renewable sources, began to present larger interest in the petroleum crisis in 1970 decade. Since then, among other renewable energy resources, the use of the solar energy and wind energy potential have been growing significantly. The integration of wind and photovoltaic generation systems has been presenting as a generation form where the current problems of the variability in the wind and solar energy intensity, become possible of mitigation due to the complementation of both a sources, or for the larger stability given to the generation system. Based in this context, this work had the objective of evaluating a small wind-photovoltaic hybrid energy system for a rural electrification, with the evaluation of the climatic variables effect on the system energy production. The work was developed in the Laboratory of Rural Electrification of the UNESP-FCA Rural Engineering Department. For the accomplishment of the work, a small wind-photovoltaic hybrid system was installed, composed by an wind generator and a photovoltaic panel, complemented with a battery for the generated electric energy storage, a charge controller and an inverter. The system was configured for small rural residence load supply. For solar and wind energy potential characteristics evaluation, the data of a meteorological station installed in the place were used. A data acquisition system was programmed to collect the meteorological and electric parameters of the experiment every 10 seconds, calculating the average values collected every 5 minutes. The data collection was carried out during one year, daily, to evaluate the influence of the day hours and of the seasons changes on the hybrid system energy generation and its components. The collected data were integrated, and it was determined the values of the solar energy, wind energy, photovoltaic generation, wind generation and hybrid system...(Complete abstract click electronic access below)

abstract: An important operating aspect of all transmission systems is power system stability and satisfactory dynamic performance. The integration of renewable resources in general, and photovoltaic resources in particular into the grid has created new engineering issues. A particularly problematic operating scenario occurs when conventional generation is operated at a low level but photovoltaic solar generation is at a high level. Significant solar photovoltaic penetration as a renewable resource is becoming a reality in some electric power systems. In this thesis, special attention is given to photovoltaic generation in an actual electric power system: increased solar penetration has resulted in significant strides towards meeting renewable portfolio standards. The impact of solar generation integration on power system dynamics is studied and evaluated. This thesis presents the impact of high solar penetration resulting in potentially problematic low system damping operating conditions. This is the case because the power system damping provided by conventional generation may be insufficient due to reduced system inertia and change in power flow patterns affecting synchronizing and damping capability in the AC system. This typically occurs because conventional generators are rescheduled or shut down to allow for the increased solar production. This problematic case may occur at any time of the year but during the springtime months of March-May, when the system load is low and the ambient temperature is relatively low, there is the potential that over voltages may occur in the high voltage transmission system. Also, reduced damping in system response to disturbances may occur. An actual case study is considered in which real operating system data are used. Solutions to low damping cases are discussed and a solution based on the retuning of a conventional power system stabilizer is given in the thesis. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2015

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T14:37:35Z No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T14:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) Previous issue date: 2016-10-18 / Capes / Este trabalho trata da aplicação da geração fotovoltaica residencial associada à utilização de banco de baterias com a finalidade de reduzir à elevação e variação da potência injetada na rede. Dessa forma o sistema de armazenamento é utilizado para absorver a energia excedente imposta pela geração ao longo do dia fornecendo ou absorvendo potência constante a rede elétrica. Diante desta abordagem, este trabalho tem por objetivo descrever e analisar estratégias de controle em sistemas FV associadas ao controle de carga e descarga de um banco de baterias chumbo-ácido associadas em série, para reduzir a alta potência injetada na rede, devido ao fato que o pico de geração, muitas vezes não coincide com o horário de pico de consumo. Foram apresentadas topologias convencionais para este tipo de sistema e partir da escolha de uma topologia genérica, foi obtido à modelagem do sistema FV/Bateria conectado a rede elétrica para obter as funções de transferência e respectivas malhas de controle da planta. Na sequência foi feito uma avaliação das estratégias de controle aplicadas, gerando resultados por simulação e experimentais que validam as estratégias analisadas. Para avaliar a redução da potência injetada na rede com a inserção do sistema de armazenamento, foi descrito um modelo simplificado da rede de BT. Os resultados obtidos via simulação comprovaram que foi possível regular adequadamente o fluxo de potência dos painéis para as baterias e a rede elétrica, como também reduzir a variação e elevação da potência na rede, gerada pela mudança dos níveis de irradiação. Como consequência desta ação foi evidenciada também à redução da elevação da tensão no Ponto de Acoplamento comum (PAC). / This work deals with the application of residential photovoltaic generation associated with the use of battery banks with the purpose of reducing the elevation and variation of the injected power in the network. In this way the storage system is used to absorb the surplus energy imposed by the generation during the day supplying or absorbing constant power to the electrical network. In this approach, this work aims to describe and analyze control strategies in PV systems associated with the control of load and discharge of a bank of lead-acid batteries associated in series, to reduce the high power injected in the network, due to the fact that The generation peak often does not coincide with peak consumption times. It was presented the conventional topologies for this type of system and from the choice of a generic topology, was obtained to the modeling of the FV / Battery system connected to the electrical network to obtain the transfer functions and respective control meshes of the plant. An evaluation of the applied control strategies was carried out, generating simulation and experimental results that validate the analyzed strategies. To evaluate the reduction of the injected power in the network with the insertion of the storage system, a simplified model of the LV network was described. The results obtained through simulation showed that it was possible to adequately regulate the power flow of the panels to the batteries and to the electrical network, as well as to reduce the variation and increase of the power in the network, generated by the change of the irradiation levels. As a consequence of this action was also evidenced to the reduction of the voltage increase at the Common Coupling Point (PAC).