Planejamento de expansão de redes elétricas de distribuição considerando consumidores no ambiente da Indústria 4.0

Abstract

Na atualidade o planejamento de redes de distribuição de energia elétrica (PRDE) é uma ferramenta importante para atender as necessidades de fornecimento de energia elétrica dos consumidores, atuais e futuras, com o mínimo de investimentos necessários, mantendo uma operação eficiente e atendendo os critérios técnicos e regulatórios. Além disso, novos conceitos, desafios e paradigmas associadas com as Redes Elétricas Inteligentes e a Indústria 4.0 têm incrementado a complexidade do PRDE. Nesse sentido, este trabalho aborda o planejamento de expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica para atender às demandas crescentes, com enfoque na integração dos consumidores industriais que estariam imersos no ambiente da Indústria 4.0. Este estudo apresenta um modelo de planejamento que emprega algoritmos genéticos com o objetivo de reduzir os custos de investimento, as perdas elétricas na rede e as perdas financeiras decorrentes de afundamentos de tensão e interrupções de energia nos consumidores sensíveis a estes fenômenos. A abordagem adotada neste trabalho é multidimensional, considerando tanto aspectos técnicos quanto econômicos. A metodologia proposta foi aplicada a uma rede de 18 barras e outra de 54 barras. Os resultados permitem identificar novas alternativas de investimentos na rede elétrica para cada um dos estágios de planejamento analisados. Essas alternativas permitem atender as demandas de energia dos consumidores e suas necessidades particulares em relação a níveis de qualidade de energia, principalmente para os consumidores sensíveis como os industriais com tecnologias advindas da Indústria 4.0.

Currently, the Distribution Network Planning (DNP) is a crucial tool to meet both current and future electricity supply needs of consumers, aiming to minimize necessary investments while maintaining efficient operation and adhering to technical and regulatory criteria. Additionally, new concepts, challenges, and paradigms associated with Smart Grids and Industry 4.0 have increased the complexity of DNP. This study focuses on the expansion planning of electrical distribution systems to address growing demands, specifically integrating industrial consumers immersed in the Industry 4.0 environment. The approach employs a planning model utilizing genetic algorithms to reduce investment costs, electrical losses in the network, and financial losses due to voltage sags and power interruptions for sensitive consumers. This multidimensional approach considers technical and economic aspects. The proposed methodology was applied to networks consisting of 18 and 54 nodes, yielding new investment alternatives across different planning stages. These alternatives effectively meet energy demands and specific needs for energy quality levels, particularly critical for sensitive consumers such as industrial users utilizing Industry 4.0 technologies.