Alocação inteligente de geração fotovoltaica em redes elétricas de distribuição para redução de perdas financeiras em consumidores industriais sensíveis a afundamentos de tensão

Abstract

Atualmente, os afundamentos de tensão estão entre os problemas de qualidade de energia mais importantes enfrentados pelos consumidores industriais. Esses fenômenos podem causar falhas em equipamentos e interromper os processos de produção industriais, o que traz como consequência, significativas perdas econômicas ao setor industrial. Uma alternativa para reduzir esses efeitos disruptivos é a inserção de geração distribuída (GD) que pode ser instalada próxima aos consumidores. Embora a GD possa trazer benefícios aos consumidores industriais e à rede elétrica durante condições normais de operação, a inserção massiva de GD, pode levar a instabilidades operacionais na rede elétrica e causar efeitos negativos na qualidade da energia fornecida aos consumidores industriais durante condições de faltas elétricas. Neste sentido, diversos métodos de otimização têm sido utilizados para identificar a melhor localização e dimensionamento da GD para que seus benefícios sejam maximizados. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo abordar o problema de alocação de GD de tipo fotovoltaica (PV) de forma a minimizar: os custos de investimento em sistemas fotovoltaicos; os custos das perdas elétricas em condições normais de operação; as perdas financeiras nos consumidores devido aos afundamentos de tensão sofridos em situações de contingência (faltas elétricas) e maximizar os benefícios ao meio ambiente pelo uso de energias renováveis. A melhor solução é obtida com a utilização da meta-heurística de Enxame de Partículas (PSO). Os resultados mostram reduções nas perdas elétricas e nas perdas financeiras, além de melhoria nos índices de emissão de CO2. A solução pode trazer benefícios às concessionárias de energia elétrica, clientes e ao meio ambiente.

Currently, voltage dips are among the most important power quality problems faced by industrial consumers. This phenomenon can cause equipment failures and industrial-production-processes interruptions, which consequently brings significant economic losses to the industrial sector. An alternative to reduce these disruptive effects is the insertion of distributed generation (DG) that can be installed close to consumers. Although DG can bring benefits to industrial consumers and the power grid during normal operating conditions, the massive insertion of DG can lead to instability on the network and cause negative effects on the power quality supplied to industrial consumers during contingency conditions. In this sense, several optimization methods have been used to identify the best location and dimensioning of the DG to maximize its benefits. This research aims to cover the DG allocation problem, mainly photovoltaics systems, to minimize: the investment costs of DG, the electrical-loss costs, the financial losses in consumers due to voltage sags suffered in contingency situations (electric faults) and also to maximize the benefit to the environment due to the application of renewable resources. The best solution is obtained using the Particle Swarm Optimization (PSO) meta-heuristic. The results show reductions in electrical losses and financial losses, and improvement on CO2 emission rates. The solution can benefit electric utilities, customers, and the environment.