Desenvolvimento de uma metodologia para avaliação da flexibilidade operacional entre sistemas de transmissão e distribuição

Abstract

Esta dissertação tem como foco principal estudos relacionados à flexibilidade em Sistemas Elétricos de Potência (SEPs), sobretudo com foco na obtenção das Regiões de Flexibilidade (RFs), que são mapas no plano PQ capazes de representar a capacidade operativa em determinada barra de um sistema. Primeiramente, é realizada uma revisão a respeito das principais definições e conceitos direta ou indiretamente relacionados ao tema. Nesta revisão, também são abordados os papéis dos operadores dos sistemas de transmissão e distribuição no contexto da integração dos Recursos Energéticos Distribuídos (REDs) e a necessidade de interação entre ambos para garantir a segurança da rede e a qualidade dos serviços. Além disso, é realizada uma revisão de trabalhos que abordam a construção de RFs, destacando metodologias de construção e suas principais características, além de possíveis aplicações envolvendo-as no contexto de prestação de serviços ancilares. Após a revisão bibliográfica, é realizada uma revisão detalhada de um método de construção de RFs, baseada em Fluxo de Potência Ótimo (FPO), destacando seu algoritmo e implementação realizada nesse trabalho. Além disso, são abordados os chamados Coeficientes de Flexibilidade (CFs), que são utilizados para quantificar a flexibilidade na interface entre o Transmission System Operator (TSO) e o Distribution System Operator (DSO) (interface TSO/DSO). Assim como a maioria dos métodos de construção de RFs observados na literatura, o método revisado apresenta limitações em representar não-convexidades na área da RF. Diante disso, é proposto neste trabalho um método de construção capaz de representá-las, denominado Método de Varredura Angular. O método proposto baseia-se em sucessivas soluções de um FPO em diferentes direções no plano PQ. Além disso, são propostos modelos matemáticos para representar, na modelagem do FPO, diferentes modelos de recursos flexíveis. Um método de construção de uma RF segmentada por níveis de perdas elétricas, capaz de mostrar o nível de perdas elétricas que o sistema assumirá ao se desviar de seu ponto de operação na interface TSO/DSO, também é proposto. Com base na teoria abordada, são apresentados estudos de caso visando avaliar as metodologias e explorar a aplicação das RFs. Os resultados mostram a capacidade do método proposto em representar uma RF mais confiável que o método encontrado na literatura, analisando, dentre outros, o custo computacional e as áreas de cobertura das RFs obtidas por cada método. Observa-se também a aplicabilidade dos CFs na identificação dos melhores pontos de conexão entre sistemas de transmissão e distribuição. A validação dos modelos de recursos flexíveis inseridos no FPO e seus impactos sobre a RF resultante também são apresentados, assim como a construção da RF segmentada.