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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34151
Tipo: Dissertação
Título: Otimização e integração de um sistema de armazenamento de energia em baterias e câmera de céu em uma usina fotovoltaica
Autor(es): Haas, Lucas
Primeiro Orientador: Silva, Italo Roger Ferreira Moreno Pinheiro
Primeiro Coorientador: Hartmann, Lucas Vinicius
Resumo: inserção de novos equipamentos em usinas fotovoltaicas (photovoltaic - PVs), como o sistema de armazenamento de energia em baterias (battery energy storage system - BESS) e a câmera de céu (all-sky camera - ASC), traz melhorias e novos desafios, abordados neste trabalho. O BESS transforma a usina PV em uma fonte de energia despachável e a ASC possibilita a previsão de eventos de sombreamento. Neste estudo, a integração desses equipamentos em usinas PV foi analisada em três frentes. Primeiramente, foram desenvolvidos dois sistemas de comunicação escaláveis e de código aberto para coletar dados do sistema PV/BESS com ASC. Os requisitos de coleta de dados foram estabelecidos com base nos sistemas que controlam a usina e na norma IEC-61724. Em seguida, a projeção da potência do BESS foi otimizada para maximizar o lucro da venda de energia. Métodos exato (programação não linear) e heurístico (algoritmo genético) foram aplicados e comparados, com o método exato proporcionando um ganho médio de 6,94% na rentabilidade da usina PV ao longo de 363 dias. Por fim, foi desenvolvido um método de previsão de irradiância de curtíssimo prazo, baseado em fotos da ASC e utilizando uma rede neural híbrida Convolutional Neural Network - Long Short Term Memory (CNN-LSTM). O modelo apresenta um erro médio absoluto de 46,751 W/m2, e é apresentado um exemplo da aplicação dessa previsão na suavização da potência fornecida à rede elétrica. Deste modo, a integração do BESS e ASC em usinas PV demonstrou reduzir as variações abruptas na geração de energia, contribuindo para a estabilidade da rede elétrica e permitindo uma maior participação da energia solar na matriz energética.
Abstract: The integration of new equipment in photovoltaic (PV) power plants, such as the battery energy storage system (BESS) and the all-sky camera (ASC), brings improvements and challenges, which are addressed in this work. The BESS transforms the PV plant into a dispatchable energy source, and the ASC enables the forecasting of shading events. In this study, the integration of these devices in PV plants was analyzed on three fronts. First, two scalable and open-source communication systems were developed to collect data from the PV/BESS system with ASC. The data collection requirements were established based on the systems that control the plant and the IEC-61724 standard. Subsequently, the power projection of the BESS was optimized to maximize the profit from energy sales. An exact method (nonlinear programming) and a heuristic method (genetic algorithm) were applied and compared, with the exact method providing an average gain of 6.94% in the profitability of the PV plant over 363 days. Finally, a very short-term irradiance forecasting method was developed, based on photos from the ASC and utilizing a hybrid neural network called Convolutional Neural Network - Long Short Term Memory (CNNLSTM). The model presents a mean absolute error of 46.751 W/m2, and an example of the application of this forecast in smoothing the power supplied to the electrical grid is provided. Thus, the integration of the BESS and ASC in PV plants has demonstrated a reduction in abrupt variations in energy generation, contributing to the stability of the electrical grid and allowing for a greater participation of solar energy in the energy matrix.
Palavras-chave: Energias renováveis
Usinas fotovoltaicas
Energia em baterias - Armazenamento
Câmera de céu
Intermittency
Storage
Forecasting
Projection
Communication
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Energias Renováveis
Programa: Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34151
Data do documento: 25-Jul-2024
Aparece nas coleções:Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis

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