A inserção da geração solar fotovoltaica em alimentadores urbanos enfocando a redução do pico de demanda diurno

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia CivilNeste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia para o posicionamento estratégico de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição em centros urbanos, visando maximizar os benefícios da natureza distribuída da geração fotovoltaica. Esta metodologia, baseada no Fator Efetivo de Capacidade de Carga (FECC), oferece uma ferramenta de planejamento para a concessionária decidir em quais alimentadores do sistema de distribuição a geração fotovoltaica será mais vantajosa. A metodologia descrita é baseada na forte correlação que se verifica entre as curvas de demanda de alimentadores diurnos e as curvas de geração solar fotovoltaica. Considera-se que os maiores picos de demanda estão associados a dias ensolarados, e que uma parcela considerável da capacidade fotovoltaica conectada a alimentadores com pico de demanda diurno estará sempre presente quando necessário. Para dias/períodos com céu encoberto, considera-se que haverá uma redução na demanda do alimentador correspondente ao déficit relativo à geração solar. Dados horários de demanda dos alimentadores de duas concessionárias, CELESC (cidade de Florianópolis) e CEMIG (cidade de Belo Horizonte), foram correlacionados aos dados de radiação/geração solar fornecidos pelo Laboratório de Energia Solar - LABSOLAR da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O LABSOLAR opera uma estação solarimétrica e um gerador solar fotovoltaico de 2 kWp conectado à rede de distribuição elétrica e integrado à edificação desde 1997. Esse sistema fotovoltaico é utilizado para validação da metodologia. Para a cidade de Florianópolis, dos 35 alimentadores urbanos existentes, 17 foram caracterizados como alimentadores com pico de demanda diurno e foram analisados neste trabalho. Em Belo Horizonte, somente um número limitado de alimentadores foi analisado; dos 16 alimentadores analisados 11 possuem pico de demanda diurno. Para todos os casos, o FECC foi calculado para diferentes níveis de penetração fotovoltaica e os resultados utilizados foram utilizados na construção de uma estratégia que estabelece a priorização dos alimentadores e a capacidade dos geradores fotovoltaicos para uma capacidade instalada desejada. O FECC é apresentado como uma ferramenta útil na identificação do potencial e da localização estratégica de geradores fotovoltaicos em centros urbanos. This thesis presents the development of a methodology for the strategic siting of grid-connected PV generators in the distribution network in urban areas in Brazil, aiming at maximizing the benefits of the distributed nature of PV generation. The methodology, based on the Effective Load Carrying Capacity (ELCC), offers a tool for utility planners to decide to which feeders in the distribution system the introduction of a given amount of PV generators will be most advantageous. The methodology described is based on the strong correlation between daytime peaking feeder load curves and the solar generation profile. It is assumed that the largest demand peaks are associated with sunny periods, and that a considerable fraction of a given and limited PV capacity connected to a daytime peaking feeder will always be available when needed. For cloudy and overcast periods, it is assumed that there will be a reduction in a given daytime peaking feeder demand, which is at least as large as the corresponding solar generation deficit. Hourly utility feeder demand data from two utilities (CELESC in Florianópolis, and CEMIG in Belo Horizonte) were correlated to solar radiation/generation data supplied by the solar energy research laboratory at the Universidade Federal de Santa Catarina#s (UFSC) Solar Energy Laboratory (LABSOLAR). LABSOLAR operates a fully-monitored, building-integrated gridconnected PV installation since 1997. This PV system is used to validate the methodology. For the capital city of Florianópolis, out of the 35 existing urban feeders 17 were found to be daytime peaking and were analyzed in this work. In Belo Horizonte, only a limited number of feeders were analyzed, and out of 16 feeders 11 presented daytime peaking load curves. In all cases, the ELCC of PV was calculated for different PV penetration levels and the results were used to establish a priority schedule for connecting PV to feeders. The ELCC is presented as a useful tool for identifying the potential and optimizing the sitting of PV generators in the urban environment