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Title in Portuguese: Projeto, desenvolvimento e implementação de microrrede em campus universitário com tecnologia solar fotovoltaica e de armazenamento
Author: Carneiro, Aluísio Vieira
Advisor(s): Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Co-advisor(s): Sgrò, Domenico
Keywords: Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltaica
Energia - Armazenamento
Baterias solares
Automação
Energia solar
Issue Date: 19-Jul-2017
Citation: CARNEIRO, A. V. Projeto, desenvolvimento e implementação de microrrede em campus universitário com tecnologia solar fotovoltaica e de armazenamento. 2017. 176 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: A Geração Distribuída é uma crescente realidade. É definida como fonte de energia elétrica conectada à rede de distribuição ou ao próprio ponto de consumo. Algumas das principais motivações para seu crescimento são: economia com investimentos em construção de linhas de transmissão de energia; diversificação da matriz energética; efetivação de uma matriz energética potencialmente mais sustentável; mitigação das perdas nos sistemas de transmissão de energia; melhoria da estabilidade do serviço de energia elétrica; aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis. No conceito de geração distribuída as microrredes apresentam-se como um grupo de recursos energéticos distribuídos gerenciáveis, com limites definidos, capaz de atender cargas, operando conectada ou isolada da rede elétrica principal. Este trabalho apresenta o projeto e implementação da estrutura de uma microrrede conectada em baixa tensão (220V/60 Hz) e instalada no laboratório de Redes Elétricas Inteligentes, no Departamento de Engenharia Elétrica, do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Ceará (UFC). Incorporando fontes solar fotovoltaicas, armazenamento de energia por baterias e cargas monofásicas e trifásicas, a microrrede foi concebida para proporcionar um ambiente de pesquisa, desenvolvimento e ensino oferecendo flexibilidade operativa. A fonte energética de conversão solar-elétrica é composta, de três sistemas fotovoltaicos monofásicos de 2 kWp, usando conversores eletrônicos de diferentes fabricantes. O sistema 1 faz uso de 4 baterias de 200Ah cada, um inversor de bateria (formador de rede), um inversor fotovoltaico (supridor de rede) e um banco de cargas monofásico, sendo capaz de operar conectado e desconectado da rede elétrica do campus. O sistema 2 utiliza um inversor com duas filas de módulos fotovoltaicos possibilitando operações de inclusão e retirada de potência, além de permitir recombinação de módulos (série-paralelo). O sistema 3 permite selecionar a fase em que se deseja injetar a potência gerada, possibilitando a operação desequilibrada de injeção de potência. A microrrede foi implementada de forma a permitir comando local além de disponibilizar os canais necessários para o desenvolvimento da supervisão e controle remotos. Para isso fez-se uso de um controlador que embarca protocolo de comunicação industrialmente estabelecido no mercado. Testes foram realizados considerando diferentes cenários de operação, que comprovaram as funcionalidades da microrrede, o que favorece ambiência para desenvolvimento e teste de soluções em meio à tendência de crescimento emergente do mercado de microrredes no mundo.
Abstract: Distributed Generation is a growing reality. It is defined as a source of electrical energy connected to the distribution network and it might be together with the network or at the point of consumption. Some of the main motivations for their growth are: savings in investments in construction of energy transmission lines; energy matrix diversification; The establishment of a potentially more sustainable energy matrix; losses in energy transmission systems mitigation; stability of the electric power service optimal use; available energy resources . In the concept of distributed generation the microgrids present as a group of manageable distributed energy resources with clearly defined limits, capable of servicing loads and can operate connected or disconnected of utility grid. This work presents the design and implementation of the structure of a microgrid connected in low voltage (220V / 60 Hz) and installed in the Intelligent Electrical Networks laboratory, in the Department of Electrical Engineering, of the Technology Center of the Federal University of Ceará (UFC). Incorporating solar photovoltaic sources, energy storage by batteries and singlephase and three-phase loads, the microgrid is designed to provide a research, development and teaching environment and as such offers operational flexibility. The energy source of solar-electric conversion is composed of three single-phase 2 kWp photovoltaic systems, using electronic converters from different manufacturers. System 1 uses 4 batteries 200Ah, a battery inverter (network creator), a photovoltaic inverter (network supplier) and a single-phase load bank, being able to operate connected disconnected from the university campus network. System 2 uses an inverter with two strings of photovoltaic modules, allowing the inclusion and withdrawal of power energy operations, as well as allowing the recombination of photovoltaic modules (parallel-series). System 3 allows to select the phase in which it is desired to inject the generated power, allowing power injection in unbalanced operation. The microgrid was implemented in a way that allows local control and provides the necessary channels for the development of remote supervision and control. For this it was used a controller that embarks communication protocol industrially and is established in the market. Tests were performed considering different operating scenarios, which testified the functionalities of the microgrid, which favors the environment for the development and testing of solutions in the midst of the emerging growth trend of the micro-grid market in the world
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/27254
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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