Matheurística dinâmica e pro-ativa integrada a inversores híbridos para o gerenciamento robusto de recursos energéticos distribuídos
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Data
2020-12-18Primeiro coorientador
Garcia, Vinicius Jacques
Primeiro membro da banca
Miranda, Vladimiro Henrique Barrosa Pinto de
Segundo membro da banca
Pereira, Paulo Ricardo da Silva
Terceiro membro da banca
Milbradt, Rafael Gressler
Quarto membro da banca
Barriquello, Carlos Henrique
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A crescente adesão dos consumidores residenciais às fontes renováveis de Geração Distribuída (GD), através de sistemas de pequeno porte, aliada à perspectiva do uso de sistemas de armazenamento de energia, Energy Storage System (ESS), em integração aos sistemas de distribuição de energia elétrica por meio de inversores híbridos, faz com que se torne necessária a utilização de métodos que realizem o gerenciamento destes recursos energéticos. Sistemas de armazenamento a baterias, Battery Energy Storage System (BESS), e os sistemas de geração fotovoltaica são exemplos de Recursos Energéticos Distribuídos (RED) que possibilitam a interação de forma ativa dos consumidores nos atuais sistemas de energia elétrica. Um sistema de gerenciamento de energia elétrica residencial, Smart Home Energy Management (SHEM), integra os RED com vistas à operação eficiente e econômica em cenários de tarifação dinâmica para compra e venda de energia. Nesta tese, uma abordagem matheurística dinâmica e pró-ativa do SHEM é apresentada para tratar do problema de planejamento e operação em tempo real de um sistema de armazenamento residencial com geração distribuída fotovoltaica. A integração de um inversor híbrido ao SHEM confere o máximo conforto ao usuário porque prescinde um sistema de controle de demanda, permitindo adicionalmente a redução dos custos de compra de energia com o atendimento à carga ao tempo em que oportuniza a comercialização do excedente de energia.
Para lidar com o problema dinâmico relacionado ao SHEM e com as incertezas quanto à carga, energia renovável e tarifas de compra e venda de energia, foi desenvolvido um modelo de Programação Linear Inteira Mista que engloba uma otimização robusta responsiva às incertezas (PLIM-Robusta), envolvendo também restrições técnicas e os critérios para aumentar o ciclo de vida do sistema de armazenamento. O aspecto dinâmico confere ao sistema uma aplicabilidade real a partir da correção permanente da solução PLIM-Robusta com uma heurística que atua proativamente no planejamento, permitindo uma solução rápida de cada etapa e uma estrutura baseada em regras para ajuste da otimização robusta considerando a operação em tempo real e as informações coletadas das etapas anteriores. Os estudos de caso apresentados demonstram que a heurística matemática foi capaz de oferecer benefícios ao planejamento energético e operação em tempo real do SHEM ao mesmo tempo que apresenta uma complexidade computacional compatível com a sua utilização em sistemas reais.
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