Microrredes
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FotoVolt - Abril - 2024
Veículos elétricos para suporte à rede durante faltas Vittória Emanouella M. S. Andrade, Marcelo Cabral Cavalcanti, Gustavo Medeiros de Souza e José Filho da Costa Castro, da UFPE – Universidade Federal de Pernambuco; Rodolfo Quadros e Antonio Roberto Donadon, da Unicamp – Universidade Estadual de Campinas
E
m termos gerais, as microrredes podem ser descritas como sistemas integrados compostos por recursos energéticos distribuídos (REDs) e cargas elétricas operando como uma única rede autônoma, em paralelo ou “ilhada” em relação à rede de distribuição. Quando desconectadas do sistema elétrico, as microrredes geralmente ficam enfraquecidas, uma vez que as fontes internas podem não apresentar os mesmos níveis de inércia e confiabilidade da rede elétrica interligada convencional. Nesse sentido, ao operarem em modo de ilha, os REDs devem contribuir para a segurança da microrrede. Os veículos elétricos, quando equipados com tecnologias com possibilidade de exportação de energia para a rede (V2G – vehicle-to-grid), podem constituir uma estratégia natural para prestar apoio em caso de perturbações. As baterias dos veículos elétricos, quando habilitadas para operar em modo de regulação e suporte à rede, podem ser utilizadas para auxiliar no controle da tensão e frequência da
microrrede, podendo substituir fontes poluentes, como geradores a diesel. Neste trabalho, com base nos modelos de célula e de conversor, são implementadas estratégias de controle. O controle de conversores bidirecionais de potência é projetado utilizando o modelo médio de circuitos não lineares (conversor c.c./c.c. e conversor c.a/c.c). Os resultados são obtidos por meio de uma microrrede a ser implantada num campus universitário equipada com sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS, na sigla em inglês) de 500 kW/800 kWh, geração diesel de 200 kVA, geração solar fotovoltaica de 400 kWp e conexão à rede de distribuição em 11,9 kV, como mostra a figura 1.
Uma frota de veículos elétricos (VEs) fornecendo energia à microrrede quando esta opera em modo ilhado e ocorrem faltas é examinada neste artigo. Os resultados indicam que o suporte vehicle-to-grid nestes casos ajuda a manter a frequência dentro dos limites operacionais e evita a desconexão de cargas sensíveis, inversores e outros equipamentos da microrrede.
Utilizando o suporte de veículos elétricos com estratégia V2G, a operação em modo ilhado é possibilitada mesmo durante a ocorrência de um curto-circuito monofásico interno (suporte para melhora do desempenho das características de sustentabilidade durante faltas ― em inglês, fault ridethrough). Veículos elétricos conectados a uma microrrede por meio de conversores bidirecionais podem auxiliar nos serviços auxiliares durante o ilhamento da microrrede, utilizando V2G, oferecendo suporte em cenários com diferentes configurações de uso dos veículos. Para este trabalho, a estratégia adotada determina que veículos com estado de carga (SoC, na sigla em inglês) abaixo de 40% sejam recarregados, enquanto veículos com SoC acima de 80% sejam disponibilizados para suporte à microrrede. Com base nesta estratégia, foram realizados dois testes de aplicação de curtos-circuitos em dois pontos da microrrede, com e sem apoio de veículos elétricos, de modo a demonstrar a capacidade dos VEs em auxiliar a microrrede ilhada.