Integração de recursos energéticos distribuídos e postos de recarga de veículos elétricos no planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica
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Data
2023-09-08
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Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A integração dos conceitos de redes inteligentes (smart grids) nos sistemas de distribuição de distribuição energia elétrica (SDEE) convencionais é uma abordagem almejada e frequentemente discutida na literatura. A implementação massiva de automação e tecnologia da informação pode oferecer elevada eficiência na aplicação de estratégias de otimização e controle, proporcionando inúmeros benefícios, que se estendem desde a estrutura física da rede até o consumidor final. O SDEE passou por grandes transformações na última década, devido principalmente à crescente integração da geração distribuída (GD), em particular a GD renovável. Uma vez que os recursos de energia renováveis têm comportamento incerto, os sistemas de armazenamento de energia elétrica (SAEE) têm o potencial de reduzir o impacto dessas incertezas. Além disso, o incremento na integração de veículos elétricos (VEs), incentivado por preocupações ambientais, trouxe novos desafios para a operação e planejamento do SDEE. Neste contexto, as novas abordagens para o problema de planejamento de expansão do sistema de distribuição de energia elétrica (PESDEE) devem considerar os recursos de energia distribuídos (unidades de GD, SAEE e VEs) e incluir os impactos ambientais. Portanto, neste trabalho propõe-se um modelo de programação linear inteira mista para solucionar o problema de PESDEE, incluindo unidades de GD, SAEE e postos de recarga de veículos elétricos. Esta proposta considera as questões ambientais e as incertezas associadas à demanda (convencional e de VEs) e a geração renovável. O modelo proposto inclui o desenvolvimento de um método para a previsão de demanda de carregamento dos VEs. O método de otimização foi desenvolvido na linguagem de modelagem AMPL e resolvido via CPLEX. Os testes realizados com um sistema de 24 barras ilustram sua eficácia como uma ferramenta que pode auxiliar os planejadores de SDEE na integração de recursos energéticos distribuídos.
Integrating smart grid concepts in conventional electrical distribution systems (EDS) is a desired approach frequently discussed in the literature. The massive implementation of automation and information technology can offer high efficiency in applying optimization and control strategies, providing numerous benefits that extend from the network's physical structure to the final consumer. The EDS has undergone significant transformations in the last decade, mainly due to the increasing integration of distributed generation (DG), particularly renewable DG units. Since renewable energy resources have an uncertain behavior, energy storage systems (ESS) can potentially reduce the impact of these uncertainties. In addition, the increase in the integration of electric vehicles (EVs), encouraged by environmental concerns, brought new challenges for the operation, and planning of the EDS. In this context, new approaches to the distribution system expansion planning (DSEP) problem must consider the distributed energy resources (DG units, ESS, and EVs) and include the environmental impacts. Therefore, this work proposes a mixed integer linear programming model to solve the DSEP problem, including DG units, ESS, and electric vehicle charging stations. This proposal considers environmental issues and uncertainties associated with demand (conventional and EV) and renewable generation. The proposed model includes the development of a method to model the EV charging demand. The optimization method was developed in the AMPL modeling language and solved via CPLEX. Tests performed in a 24-bus EDS illustrate its effectiveness in assisting EDS planners in integrating distributed energy resources.
Integrating smart grid concepts in conventional electrical distribution systems (EDS) is a desired approach frequently discussed in the literature. The massive implementation of automation and information technology can offer high efficiency in applying optimization and control strategies, providing numerous benefits that extend from the network's physical structure to the final consumer. The EDS has undergone significant transformations in the last decade, mainly due to the increasing integration of distributed generation (DG), particularly renewable DG units. Since renewable energy resources have an uncertain behavior, energy storage systems (ESS) can potentially reduce the impact of these uncertainties. In addition, the increase in the integration of electric vehicles (EVs), encouraged by environmental concerns, brought new challenges for the operation, and planning of the EDS. In this context, new approaches to the distribution system expansion planning (DSEP) problem must consider the distributed energy resources (DG units, ESS, and EVs) and include the environmental impacts. Therefore, this work proposes a mixed integer linear programming model to solve the DSEP problem, including DG units, ESS, and electric vehicle charging stations. This proposal considers environmental issues and uncertainties associated with demand (conventional and EV) and renewable generation. The proposed model includes the development of a method to model the EV charging demand. The optimization method was developed in the AMPL modeling language and solved via CPLEX. Tests performed in a 24-bus EDS illustrate its effectiveness in assisting EDS planners in integrating distributed energy resources.
Descrição
Palavras-chave
Alocação de postos de recarga de veículos elétricos, Geração distribuída renovável, Método de previsão de demanda de veículos elétricos, Planejamento de recursos de energéticos distribuídos, Postos de recarga de veículos elétricos, Sistemas de armazenamento de energia elétrica, Allocation of electric vehicle charging stations, Distributed energy resource planning, Electric vehicle charging stations, energy storage systems, EV charging forecast method, Renewable distributed generation
Como citar
LIMA, T. D. Integração de recursos energéticos distribuídos e postos de recarga de veículos elétricos no planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica. 2023. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica). Universidade Estadual Paulista - UNESP, Faculdade de Engenharia, Ilha Solteira, 2023.