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Title: Estimação de geração de energia para sistemas fotovoltaicos conectados à rede: aprimoramentos e análises
Other Titles: Power Generation Estimation for Photovoltaic Systems Network-Connected: Enhancements and Analytics
???metadata.dc.creator???: SOARES, Rivanildo Alves.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FERNANDES JÚNIOR, Damásio
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LOPES, Felipe Vigolvino.
???metadata.dc.contributor.referee1???: COSTA, Edson Guedes da.
???metadata.dc.contributor.referee2???: REIS, Raphael Leite de Andrade.
Keywords: Perdas em sistemas fotovoltaicos;Inversores fotovoltaicos;Geração distribuída fotovoltaica;Estimativas de geração de energia;Energia solar fotovoltaica;Losses in photovoltaic systems;Photovoltaic inverters;Photovoltaic distributed generation;Energy generation estimates;Photovoltaic solar energy
Issue Date: 20-Mar-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SOARES, Rivanildo Alves. Estimação de geração de energia para sistemas fotovoltaicos conectados à rede: aprimoramentos e análises. 2024. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: Os sistemas de geração de energia solar fotovoltaica emergem como uma solução promissora para atender à crescente demanda por eletricidade global. Contudo, sua implementação enfrenta desafios significativos devido à complexidade na modelagem dinâmica necessária para estimar a geração de energia desses sistemas. Nesse contexto, apresenta-se uma metodologia para aprimorar o processo de estimação de energia gerada por sistemas fotovoltaicos conectados à rede, considerando os efeitos das condições climáticas e da sazonalidade do clima nos locais de instalação, bem como características físicas e elétricas desses sistemas de geração. A avaliação do desempenho da metodologia proposta (MP) foi conduzida por meio da comparação com dados reais coletados em laboratório, com uma metodologia tradicionalmente usada no mercado de energia solar e literatura, e com dados provenientes de sistemas fotovoltaicos reais instalados em diferentes cidades da Paraíba. Nos testes realizados com dados de laboratório, a MP demonstrou boa concordância, especialmente nas métricas de temperatura, que apresentaram os melhores resultados com menores erros e altos valores do fator de correlação (FC) e coeficiente de determinação (R²). Outras variáveis, como corrente e potência, apresentaram métricas semelhantes, com erros médios em torno de 18% e valores de FC e R² em torno de 0,85 e 0,73, respectivamente, indicando um ajuste satisfatório. Na aplicação em sistemas reais, observou-se que as perdas de energia devido à degradação dos módulos representam uma fonte considerável de ineficiência, variando entre 3,57% e 4,48% ao ano. Além disso, o limite de potência do inversor e suas perdas por ineficiência são os principais contribuintes para as perdas totais em corrente alternada (CA), estimadas entre 4,15% e 4,48%. Ao avaliar as estimativas de geração de energia pelos sistemas reais, a MP destacou-se com resultados mais equilibrados em comparação com a metodologia tradicional (MT), apresentando baixos valores de erros, um Erro Médio Normalizado (NMBE) de 5,8%, uma boa correlação (R² médio de 0,90) e um menor Erro Médio Quadrático Normalizado (NRMSE) médio de 20%. Esses indicadores destacam a eficiência da MP em proporcionar uma abordagem equilibrada entre subestimação e superestimação de geração de energia dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica.
Abstract: Photovoltaic solar energy generation systems emerge as a promising solution to meet the growing demand for global electricity. However, their implementation faces significant challenges due to the complexity in the dynamic modeling necessary to estimate the energy generation of these systems. In this context, a methodology is presented to enhance the process of estimating energy generated by grid-connected photovoltaic systems, considering the effects of weather conditions and seasonal climate variations at installation sites, as well as the physical and electrical characteristics of these generation systems. The performance evaluation of the proposed methodology (PM) was conducted by comparing it with real data collected in the laboratory, with a methodology traditionally used in the solar energy market and literature, and with data from real photovoltaic systems installed in different cities of Paraíba. In the tests performed with laboratory data, the PM showed good agreement, especially in temperature metrics, which presented the best results with lower errors and high values of the correlation factor (CF) and coefficient of determination (R²). Other variables, such as current and power, showed similar metrics, with average errors around 18% and CF and R² values around 0.85 and 0.73, respectively, indicating satisfactory adjustment. In the application to real systems, it was observed that energy losses due to module degradation represent a considerable source of inefficiency, ranging between 3.57% and 4.48% per year. Additionally, the power limit of the inverter and its losses due to inefficiency are the main contributors to total losses in alternating current (AC), estimated between 4.15% and 4.48%. When evaluating energy generation estimates by real systems, the PM stood out with more balanced results compared to the traditional methodology (TM), showing low error values, a Normalized Mean Bias Error (NMBE) of 5.8%, a good correlation (average R² of 0.90), and a lower average Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) of 20%. These indicators highlight the efficiency of the PM in providing a balanced approach between underestimation and overestimation of energy generation from grid-connected photovoltaic systems.
Keywords: Perdas em sistemas fotovoltaicos
Inversores fotovoltaicos
Geração distribuída fotovoltaica
Estimativas de geração de energia
Energia solar fotovoltaica
Losses in photovoltaic systems
Photovoltaic inverters
Photovoltaic distributed generation
Energy generation estimates
Photovoltaic solar energy
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36559
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica.

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