Estudo Simulado do Funcionamento Estacionário de um Sistema de Energia Elétrica de Pequena Escala e com Elevada Disseminação de Renováveis Variáveis - Análise do Impacto do Uso de Armazenamento e Ações de Gestão da Procura

Abstract

Os estudos relacionados com os Sistemas de Energia Elétricos (SEE) são de extrema importância, pois a crescente aposta em fontes de energia renovável traz consigo novos desafios para as redes, em termos de segurança e fiabilidade, devido às características inerentes a este tipo de geração ”limpa”. Quando se trata de redes isoladas, a disseminação de geração baseada em renováveis é ainda mais desafiante. A presente dissertação tem como objetivo analisar, com recurso a simulação, o comportamento de um pequeno SEE perante uma forte penetração de renováveis (solar e eólica). Por outro lado, pretende-se também saber até que ponto ações de gestão da procura ou uso de armazenamento químico podem ter influência positiva, no funcionamento desse SEE, em regime estacionário. Para isso, identificou-se uma série de cenários de simulação, em termos de penetração de renováveis, de ações de gestão da procura e de armazenamento, permitindo assim escrutinar e perceber a maior ou menor influência da utilização das técnicas mencionadas para diferentes casos que possam ocorrer ou vir a ocorrer no sistema, com vista à sua possível implementação. A ênfase da análise foi o regime estacionário do SEE, tendo-se considerado, na construção dos cenários, alternativas de utilização dos recursos, incluindo a geração térmica existente. Conclui-se com a realização deste trabalho que ações de gestão da procura e o uso de armazenamento trazem benefícios para o SEE. Através do uso do armazenamento demonstra-se a possibilidade de utilizar de forma mais eficiente os grupos geradores da central térmica. Foi também possível aumentar a utilização das renováveis (solar e eólica), reduzindo o curtailment, recorrendo para isso ao armazenamento e ações de gestão da procura. Contudo, as baterias até agora instaladas e usadas nas simulações apresentaram algumas limitações ao nível da capacidade de armazenamento. Deverá ser feita uma análise económica sobre a possibilidade de aumentar a capacidade de armazenamento, tendo em vista a crescente aposta nas renováveis do SEE em questão. Com a utilização da carga controlável, provou-se que é possível suavizar as flutuações resultantes da introdução de fontes de energia renovável intermitentes, reduzindo desta forma algumas perdas associadas.

Studies related to power systems are extremely important, as the growing investment in renewable energy sources brings new challenges for the networks, in terms of safety and reliability, due to the characteristics inherent to this type of "clean" generation. When it comes to isolated networks, the spread of generation based on renewables is even more challenging. This dissertation aims to analyze, using simulation, the behavior of a small power system in the face of a strong penetration of renewables (solar and wind). On the other hand, it is also intended to know the extent to which demand management actions or the use of chemical storage can have a positive influence on the functioning of this power system, in a steady state. For this, a series of simulation scenarios were identified, in terms of penetration of renewables, demand management and storage, thus allowing to scrutinize and perceive the greater or lesser influence of the use of the mentioned techniques for different cases that may occur or will occur in the system, with a view to its possible implementation. The emphasis of the analysis was the steady state, having considered, in the construction of the scenarios, alternatives for the use of resources, including the existing thermal generation. It is concluded with this work that demand management actions and the use of storage bring benefits to the power system. The use of storage demonstrates the possibility of using the generating sets of the thermal power plant more efficiently. It was also possible to increase the use of renewables (solar and wind), reducing curtailment, using storage and demand management actions for this. However, the batteries installed and used in the simulations so far have had some limitations in terms of storage capacity. An economic analysis should be made on the possibility of increasing storage capacity, in view of the growing investment in renewables in the power system in question. With the use of controllable load, it has been proved that it is possible to smooth out fluctuations resulting from the introduction of intermittent renewable energy sources, reducing some associated losses.