Implicações técnicas da inserção em grande escala da geração solar fotovoltaica na matriz elétrica [thesis]

Marcelo Pinho Almeida
A Deus, pela força que me proporciona em todos os momentos da minha vida. À minha esposa, Gabriela, pelo apoio e pelo carinho. Aos meus pais, Jorge e Fatima, que, mesmo longe, sempre me incentivaram a lutar pelos meus objetivos. Ao meu orientador, Prof. Roberto Zilles, pelo conhecimento compartilhado e pelos conselhos que se estendem além da tese. Ao meu coorientador, Prof. Oscar Perpiñán, por todo o apoio e toda a orientação dedicada nos estudos de previsão e nas atividades de programação em
more » ... Aos meus amigos do IEE, em especial aos companheiros de laboratório, pelo clima harmonioso de trabalho e, claro, pelos momentos de descontração. Aos meus amigos do Grupo de Sistemas Fotovoltaicos do IES-UPM, em particular Eduardo Lorenzo e Luis Narvarte, pela recepção calorosa no Grupo e por todo o conhecimento que compartilharam comigo. À Universidade de São Paulo e ao Instituto de Energia e Ambiente, pelo excelente ambiente de estudo que me foi proporcionado. À Universidade Politécnica de Madrid, pela recepção e pelo apoio durante o intercâmbio. À CAPES, pelo apoio financeiro com as bolsas de Doutorado. Ao CNPq, pelo apoio financeiro ao intercâmbio em Madrid através do programa Ciência sem Fronteiras. RESUMO ALMEIDA, Marcelo Pinho. Implicações técnicas da inserção em grande escala da geração solar fotovoltaica na matriz elétrica. 2017. 191 p. Tese (Doutorado em Ciências) -Programa de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. O Brasil experimentou, nos últimos anos, uma crescente inserção de fontes intermitentes de energia em sua matriz elétrica, em especial a eólica e a solar fotovoltaica. A geração fotovoltaica, que hoje representa menos de 1% da potência instalada no Sistema Interligado Nacional, seguramente alcançará um grau significativo de participação na geração de energia elétrica na próxima década. Isso alimentará muitas discussões sobre os problemas, bem como suas respectivas soluções, associados à integração em grande escala da geração fotovoltaica no sistema elétrico, em especial devido à intermitência natural do recurso primário. Essas discussões são importantes, inevitáveis, e, considerando o tempo necessário para que ocorram mudanças de paradigmas em um setor tão complexo como o elétrico, também são urgentes, devendo ser iniciadas o quanto antes para que o setor elétrico não seja surpreendido por um movimento com o qual não estará maduro o suficiente para lidar. Este trabalho aborda, sob um ponto de vista técnico, os efeitos da inserção em grande escala da geração fotovoltaica no sistema elétrico, buscando, por um lado, averiguar a real dimensão do problema, e, por outro, mostrar que há meios e tecnologias disponíveis atualmente para contornar os possíveis impactos negativos. O trabalho ainda contribui diretamente para a inserção da geração fotovoltaica com a proposição de uma ferramenta de previsão da potência injetada na rede. Em termos práticos, a inserção em grande escala da geração fotovoltaica é avaliada em um estudo de caso no sistema elétrico isolado de Fernando de Noronha, onde os efeitos de uma participação elevada já podem ser percebidos. Restrições de ordem técnica não foram verificadas no estudo de caso, porém observou-se a necessidade da atualizar a regulamentação vigente. Palavras-chave: Geração fotovoltaica. Sistema elétrico. Alta participação de geração intermitente. Previsão da geração fotovoltaica. ABSTRACT ALMEIDA, Marcelo Pinho. Technical implications of large scale integration of solar photovoltaic generation into the power system. 2017. 191 p. Doctoral Thesis -Graduate Program on Energy, University of São Paulo, São Paulo, 2017. During recent years, Brazil has been experienced an increasing integration of intermittent sources of energy into its power system, especially wind and solar photovoltaic. Photovoltaic generation, which now accounts for less than 1% of installed capacity in the National Interconnected System, will certainly reach a significant participation on the electrical energy generation in the next decade. This will raise many discussions about the problems, as well as their respective solutions, of large-scale integration of photovoltaic generation into the power system, especially due to the natural intermittence of the primary resource. These discussions are important, inevitable and, considering the amount of time required for paradigm shifts to occur in a sector as complex as the electrical, also urgent, so they should be started as soon as possible so that the electrical sector won't be taken by surprise by a movement it won't be mature enough to deal with. This work deals, from a technical point of view, with the effects of large-scale integration of photovoltaic generation into the power system, seeking, on the one hand, to examine the real dimension of the problem, and, on the other hand, to show that there are means and technologies currently available to overcome the possible negative impacts. In addition, this work also contributes directly to the integration of the photovoltaic generation proposing a photovoltaic power forecast tool. In practical terms, the large-scale integration of photovoltaic generation is evaluated in a case study in the isolated power system of Fernando de Noronha, where the effects of a high penetration can already be perceived. Technical constraints were not verified in the case study, but the need for regulation updates was observed.
doi:10.11606/t.86.2017.tde-19042021-135258 fatcat:m2kkqccwnfgtfejwv2qbz7tn4e