Battery Energy Storage System to Support Voltage in Distribution System with High PV Penetration

Abstract

This work performs a sensitivity analysis regarding the control of Battery Energy Storage System. (BESS) for the regulation of voltage levels in a distribution system with high photovoltaic penetration. In the evaluated methodology, the BESS system is connected to a bidirectional DC/DC converter in current, through which it is possible to define the power to be absorbed or injected by the battery. By adjusting this reference power, it is possible to control the voltage profile of the network, and this adjustment is defined from reference curves that take into account the system's strategic voltage readings. By varying the parameters of the reference curve, the impact on battery power and, consequently, on the voltage profile of the system is evaluated, drawing a sensitivity of the voltage profile with the control reference curve. To test this methodology, a simulation environment was created via Simulink/Matlab, modeling the Cigré 18-Bus test system, to which photovoltaic generation points and the BESS system were added. Then, the system was submitted to real load and solar irradiation curves, and the performance of the BESS and the behavior of the voltage in the network were evaluated.Resumo: Este trabalho realiza uma análise de sensibilidade referente ao controle de Sistemas de Armazenamento de Energia por meio de Baterias (SAEB) para regulação dos níveis de tensão em um sistema de distribuição com alta penetração fotovoltaica. Na metodologia avaliada, o sistema SAEB é conectado a um conversor CC/CC bidirecional em corrente, através do qual é possível definir a potência a ser absorvida ou injetada pela bateria. Ajustando esta potência de referência, é possível controlar o perfil de tensão da rede, e esse ajuste é definido a partir de curvas de referência que levam em consideração as leituras de tensão estratégicas do sistema. Variando os parâmetros da curva de referência, avalia-se o impacto na potência da bateria e, consequentemente, no perfil de tensão do sistema, traçando uma sensibilidade do perfil de tensão com a curva de referência de controle. Para testar esta metodologia, foi criado um ambiente de simulação via Simulink/Matlab, modelando o sistema de teste Cigré 18-Barras, ao qual foram adicionados pontos de geração fotovoltaica e o sistema SAEB. Em seguida, o sistema foi submetido a curvas de carga real e de irradiação solar, e avaliou-se o desempenho do SAEB e o comportamento da tensão na rede.