Integração de fontes renováveis no sistema eléctrico através de Centrais Renováveis Virtuais

Abstract

Tese de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011The integration of renewable energy sources (RES) generation in the electric network as well as the management of this component of the power system poses serious challenges, both for system managers and for electric network planners. The recent introduction of the “Renewable Virtual Power Plants” concept enables multiple positive factors for the electric integration of these sources, namely (a) the smoothing of time based fluctuation of the power delivered by the RES (particularly accentuated in the case of wind energy), (b) the use of the natural complementary of renewable resources availability (c) the establishment of synergies between different RES as well as the combination of their production. These synergies would make possible the creation of a merged daily production profiles, more adapted to the load profile than that of individual RES. The present work will address a realistic case-study to identify the synergies between wind and photovoltaic (PV) plants, regarding (a) their natural complementarity and availability of the resources and (b) technical and economic value of an hybrid wind-PV virtual power plant, both from the system management point of view and the decrease in infrastructural needs, i.e. interconnection transmission line, transformers and auxiliary equipment. Time-domain models with capacity to represent the behavior of these plants in detail are used, also enabling future dynamic studies. Nevertheless, for the purpose of the present study these models are applied to quasi-stationery phenomena. Results of work carried on include the characterization and optimization of hybrid virtual wind-PV plants production profile and the potential benefit of using storage solutions to shift energy from no load hours to peak load hours.A integração de Fontes de Energia Renovável (FER) na rede eléctrica e a sua gestão enquanto parte constituinte de um sistema electroprodutor introduz sérios desafios tanto aos gestores desse sistema como aos planeadores da rede eléctrica. A recente introdução do conceito “Central Renovável Virtual” (CRV) permite diminuir alguns dos impactos negativos no sistema electroprodutor, nomeadamente: (a) redução das flutuações temporais da potência entregue pelas centrais renováveis (particularmente acentuadas no caso de centrais eólicas); (b) uso da complementaridade natural na disponibilidade de recursos renováveis; e (c) estabelecimento de sinergias entre diferentes FER, bem como a combinação da sua produção. A existência sinergias entre diferentes FER possibilita o desenvolvimento de um perfil diário de produção da Central Renovável Virtual mais adaptado ao perfil dos consumos do que os perfis diários de cada uma das FER, a título individual. Com o presente trabalho pretende-se identificar as sinergias entre centrais eólicas e fotovoltaicas no que respeita à complementaridade natural da disponibilidade dos recursos e as mais-valias técnico-económicas duma central virtual híbrida eólica-solar fotovoltaica, quer do ponto de vista da gestão do sistema electroprodutor, quer da diminuição da necessidade de reforço das redes de ligação e equipamentos auxiliares. Para tal recorrer-se-á a modelos evolutivos com capacidade para representar detalhadamente o comportamento destas centrais – e com potencial para, no futuro, efectuar estudos dinâmicos do comportamento das mesmas – mas, nesta fase aplicados a fenómenos quasi-estacionários. Os resultados deste trabalho englobam a caracterização e optimização do perfil de produção duma central renovável virtual híbrida eólica-solar fotovoltaica, bem como a identificação do benefício potencial da adição de soluções de armazenamento de energia para deslocarem a produção em horas de vazio para as horas de ponta do sistema