Analysis of the impact of integrating distributed energy resources on distribution system reliability

Abstract

A avaliação da confiabilidade de microrredes apresenta desafios maiores do que os sistemas de energia tradicionais, devido à sua estrutura e modos operacionais mais complexos. Nesse sentido, este estudo apresenta uma metodologia para identificar os impactos técnicos que microrredes compostas por geração distribuída fotovoltaica (PV) e Sistema de Armazenamento de Energia em Baterias (BESS) podem provocar na avaliação da confiabilidade de sistemas de distribuição. O estudo utilizou simulações probabilísticas empregando o método de Monte Carlo. O algoritmo foi inicialmente validado usando um sistema com uma solução analítica estabelecida. Posteriormente, cenários com diferentes níveis de geração PV e BESS foram simulados em uma rede de distribuição real brasileira para avaliar seus efeitos e identificar aqueles que trazem os maiores benefícios para a confiabilidade do sistema. Foi implementada uma operação de ilhamento variável no tempo, onde as áreas de fornecimento de energia da operação de ilhamento são alteradas dinamicamente de acordo com as cargas e a saída dos Recursos Energéticos Distribuídos (RED). Os resultados da validação do código revelaram um erro máximo de -4,10%, demonstrando a robustez e a confiabilidade dos resultados. Os resultados da aplicação do método no estudo de caso mostram que, em cenários com apenas a inserção do sistema PV, os benefícios em confiabilidade, ao variar o nível de penetração, são mínimos para as microrredes e o alimentador completo. Alternativamente, mudar a penetração de BESS influencia o desempenho da bateria ao garantir um estado de carga (SoC) alto e estável, o que é crucial para minimizar instabilidades e aumentar a confiabilidade do sistema de distribuição no contexto da integração PV. No entanto, para penetrações que excedem 50%, há uma variação mínima adicional na estabilidade devido à estabilização do estado do SoC. Os índices que avaliam o desempenho da microrrede durante as operações de ilhamento com variação temporal indicam um aprimoramento na utilização de cargas e RED disponível durante cenários de falha, com benefícios adicionais insignificantes do BESS em níveis elevados de penetração.