Gerenciamento de uma microrrede utilizando controle preditivo com incertezas meteorológicas
| dc.contributor.advisor1 | Fardin, Jussara Farias | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/000000034785556X | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1912113095988528 | |
| dc.contributor.author | Silva, Danilo de Paula e | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-5800-1418 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9470331518728833 | |
| dc.contributor.referee1 | Arruda, Edilson Fernandes de | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-9835-352X | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4617177485933795 | |
| dc.contributor.referee2 | Almeida, Gustavo Maia de | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/2650921349694794 | |
| dc.contributor.referee3 | Rocha, Helder Roberto de Oliveira | |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/000000016215664X | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/8801325729735529 | |
| dc.contributor.referee4 | Medina, Augusto Cesar Rueda | |
| dc.contributor.referee4ID | https://orcid.org/0000000242913153 | |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/7397584412509839 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T00:48:53Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T00:48:53Z | |
| dc.date.issued | 2020-12-07 | |
| dc.description.abstract | Microgrid management is a multi-objective problem that involves purchasing and selling energy, time-variant renewable generation, and maintenance costs. The microgrid can operate autonomously on an island or through mode connected with the main grid. This paper proposes an original optimization model for the management of an isolated microgrid that considers the automatic grid connection to provide ancillary services to the main grid, such as selling the excess renewable generation and purchasing electricity to charge the battery bank. The proposed optimization is formulated via hybrid economic predictive control through the weighted sum method, and based on the rolling horizon. It includes new constraints to meet a specific connection/disconnection regulation, such as the minimum connection/disconnection time and the maximum connection frequency. This paper also proposes a new hybrid model of a battery bank that includes the grid connection/ disconnection. An open-loop microgrid simulation framework was developed for each equipment as a mixed logical dynamical system that includes continuous, binary, integer variables and operational constraints. The results of open-loop simulations show that the equipments operated in a coherent way according to a real microgrid. The proposed algorithm is sensitive to the forecasting error, which causes variations of 1% in the met demand, 27.3% in the battery bank costs, and 13.3% in the financial profits. Compared to multi-period mixed integer linear programming and the rule-based strategy, we show that the proposed controller manages the microgrid more safely (i.e., it provides state of charge below its critical value during a period less than 25% of that offered by other strategies). In locations with high energy generation,only the proposed optimization obtain a profit by selling energy. | |
| dc.description.resumo | O gerenciamento de microrredes é um problema que envolve a compra e venda de energia, geração de energia renovável variante no tempo e custos de operação e manutenção. A microrrede pode operar de forma autônoma isolada ou conectada à rede principal. Neste trabalho, propõe-se um modelo original de otimização para a gestão de uma microrrede isolada que considera a conexão automática à rede para fornecer serviços ancilares à rede principal, como a venda do excedente de geração renovável e a compra de energia para carregar o banco de baterias. A otimização proposta é formulada via controle preditivo econômico híbrido através do método da soma ponderada e baseada no horizonte de rolagem. O algoritmo proposto inclui novas restrições para atender a uma regulamentação específica de conexão/desconexão com a rede principal, como o tempo mínimo de conexão/desconexão e o número máximo de conexões. Neste trabalho, também propõe-se um novo modelo híbrido de banco de baterias que inclui a conexão/desconexão da rede principal. Uma plataforma de simulação de uma microrrede em malha aberta foi desenvolvida para integrar cada equipamento como um sistema misto lógico dinâmico que contempla as variáveis contínuas, binárias, inteiras e as restrições operacionais. Os resultados de simulação em malha aberta mostraram que os equipamentos operaram de forma coerente em relação a uma microrrede real. Para o gerenciamento da microrrede, o modelo de otimização proposto com incertezas gaussianas foi testado com erros relativos médios de 15%, 25% e 35% nas variáveis meteorológicas e se mostrou pouco sensível ao aumento da variância. A otimização proposta usando modelo de previsão meteorológico de mesoescala se mostrou sensível ao erro de previsão, que causou variações de 1% na demanda atendida, 27,3% nos custos do banco de baterias e 13,3% nos lucros financeiros. Comparado com a estratégia que utiliza a programação linear inteira mista multi-período e a estratégia baseada em regras, mostrou-se que o modelo de otimização proposto gerencia a microrrede com mais segurança (ou seja, fornece estado de carga abaixo de seu valor crítico durante um período inferior a 25% em relação à outras estratégias). Em locais com alta geração de energia, apenas a otimização proposta obtém lucro com a venda de energia. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/14040 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Doutorado em Engenharia Elétrica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Sistemas dinâmicos lógicos mistos | |
| dc.subject | Controle preditivo econômico híbrido | |
| dc.subject | Incertezas meteorológicas | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Elétrica | |
| dc.title | Gerenciamento de uma microrrede utilizando controle preditivo com incertezas meteorológicas | |
| dc.type | doctoralThesis |
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