Análise dos impactos da geração distribuída fotovoltaica através de simulações de Monte Carlo: estudo de caso na Celesc Distribuição

Abstract

Os constantes incentivos à geração distribuída (GD) fazem com que o número de geradores aumente a cada dia no mundo todo, inclusive no Brasil. Essa inserção de geração próxima à carga afeta o sistema de distribuição em aspectos que ainda estão em estudo. No Brasil, o serviço de distribuição de energia elétrica é regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e através dessa regulação, as distribuidoras são obrigadas a se adequar a uma série de critérios. Do lado da distribuidora, o não cumprimento dos critérios exigidos resulta em punições que podem incluir multas e até mesmo a perda da concessão. Já do lado do cliente esses fatores podem significar a perda ou funcionamento incorreto de equipamentos ligados à rede. Porém, o estudo dos impactos da geração fotovoltaica não é simples já que fatores como a temperatura ambiente, a irradiação e a potência nominal do gerador influenciam na potência gerada. Somado a isso, a própria carga do alimentador possui característica estocástica. Tendo isso em vista, nesse estudo foi proposto um cálculo de limite de inserção de geração fotovoltaica através da análise dos impactos causados na qualidade da energia elétrica em sistemas de distribuição. Foram utilizados como parâmetros para a análise desses impactos a energia injetada, as perdas técnicas e os níveis de tensão. Os estudos foram elaborados em 4 alimentadores reais da Celesc Distribuição, concessionária localizada no sul do Brasil com mais de três milhões de unidades consumidoras. Um programa computacional foi criado com a utilização do MATLAB para controlar os fluxos de potência que foram executados no OpenDSS. Além disso, diferentes combinações de potência e localização das gerações fotovoltaicas foram sorteadas e analisadas em conjunto através do Método de Monte Carlo. Ao final, os parâmetros são analisados perante critérios técnicos para que se defina um limite de inserção de geração fotovoltaica em cada alimentador de estudo.The quantity of distributed generation rises day after day around the world, including in Brazil. Installation of generators near the load can affect the distribution systems in ways that are still being studied. In Brazil, the electrical energy distribution service is regulated by the National Agency of Electrical Energy (ANEEL). Through that regulation, utilities are obligated to comply with certain parameters. From the utility’s perspective, the noncompliance with these parameters could lead to a fine or even the loss of the concession. From the consumer’s perspective, it could lead to the damage or malfunctioning of the equipment connected to the network. Nonetheless, the study of the impacts caused by the distributed generation is not simple. Factors such as the temperature, irradiance and the nominal power of the generator influence the amount of power generated. In addition, the load itself has stochastic features. With that in mind, in this study, the maximum photovoltaic hosting capacity of a feeder was calculated considering its impacts on the power quality of the feeder. The amount of energy needed on the feeder, the technical losses and the voltage were used as parameters to measure those impacts. Studies were conducted using four feeders from Celesc Distribuição, a power distribution utility from the south of Brazil, with more than three million consumers. A computational program was developed using the MATLAB program, which would then control the OpenDSS program to run the power flow. Furthermore, different combinations of power potency and placement of photovoltaic units are drawn and analyzed through a Monte Carlo Method. Finally, the proposed parameters are compared to technical criteria with the purpose of defining the hosting capacity of each feeder.