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Metodologia que integra variabilidade, complementaridade entre fontes de energia e dados históricos na análise de fluxo de potência.

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dc.creator.ID DIAS, P. V. S. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/8274106138100366 pt_BR
dc.contributor.advisor1 NEVES, Washington Luiz Araújo.
dc.contributor.advisor1ID NEVES, W. L. A. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/3107104665517286 pt_BR
dc.contributor.referee1 FERNANDES JÚNIOR, Damásio.
dc.contributor.referee2 DANTAS, Karcius Marcelus Colaço DANTAS
dc.contributor.referee3 FERNANDES , Alecio Barreto.
dc.description.resumo O crescimento acelerado da geração renovável no Brasil, especialmente a eólica e a solar, tem trazido desafios operacionais significativos para o SIN. A variabilidade dessas fontes podem levar a condições operativas inseguras, resultando em restrições de geração, como curtailment e constrained-off, além de impactos econômicos e técnicos para o setor elétrico. Diante desse cenário, este trabalho propõe uma metodologia que combina a análise da região de segurança do sistema elétrico com dados históricos de fatores de capacidade da geração eólica e solar, permitindo uma avaliação mais precisa das condições de operação da rede. A metodologia é composta por cinco etapas principais. Primeiro, são coletados e processados os dados históricos de geração eólica e solar, extraídos do portal de Dados Abertos do ONS, permitindo a obtenção dos fatores de capacidade horários. Em seguida, é realizada a simulação da região de segurança do sistema elétrico, representando os limites operacionais da rede. Posteriormente, os dados históricos são mapeados nessa região, possibilitando a identificação de períodos críticos em que a geração renovável ultrapassa os limites do sistema. A quarta etapa envolve o desenvolvimento de um algoritmo de diagnóstico da rede, que classifica cada combinação de geração como segura ou insegura, além de calcular métricas como tempo de exposição e restrição de potência necessária para manter a operação segura. Por fim, a metodologia propõe duas estratégias de mitigação de restrições: o Modo Corte Mínimo de Potência, que minimiza o corte de geração necessário para manter a segurança do sistema, e o Modo Corte Direcionado de Potência (Corte Estratégico de Geração), que ajusta a geração respeitando a tendência natural de variação ao longo do dia, reduzindo as possíveis intervenções em sala de controle. Para demonstrar a robustez e a eficácia da metodologia, foi realizado um estudo de caso nas regiões do Rio Grande do Norte e Ceará. Essas regiões são caracterizadas por uma alta penetração de usinas eólicas e solares, tornando-as ideais para testar a abordagem proposta. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia desenvolvida é capaz de fornecer uma análise detalhada da interação entre a geração renovável e a segurança operativa da rede elétrica. A proposta permite não apenas a identificação de cenários críticos, mas também a quantificação das restrições de geração e seus custos associados. Dessa forma, a abordagem apresentada pode contribuir significativamente para o aprimoramento das estratégias de operação do sistema elétrico brasileiro, viabilizando um maior aproveitamento das fontes renováveis e reduzindo os impactos das restrições operativas. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Elétrica. pt_BR
dc.title Metodologia que integra variabilidade, complementaridade entre fontes de energia e dados históricos na análise de fluxo de potência. pt_BR
dc.date.issued 2025-03-21
dc.description.abstract The rapid growth of renewable generation in Brazil, especially wind and solar, has brought significant operational challenges to the SIN (National Interconnected System). The variability of these sources can lead to unsafe operating conditions, resulting in generation constraints such as curtailment and constrained-off, as well as economic and technical impacts on the electricity sector. Given this scenario, this study proposes a methodology that combines the analysis of the power system’s security region with historical data on wind and solar generation capacity factors, enabling a more accurate assessment of the network’s operating conditions. The methodology consists of five main steps. First, historical wind and solar generation data are collected and processed from the ONS Open Data portal, allowing the calculation of hourly capacity factors. Next, a simulation of the power system’s security region is performed, representing the network's operational limits. Subsequently, the historical data are mapped onto this region, enabling the identification of critical periods when renewable generation exceeds system limits. The fourth step involves developing a network diagnostic algorithm that classifies each generation combination as safe or unsafe and calculates metrics such as exposure time and the power curtailment required to maintain safe operation. Finally, the methodology proposes two mitigation strategies for generation constraints: the Minimum Power Curtailment Mode, which minimizes the necessary generation reduction to ensure system security, and the Directed Power Curtailment Mode (Strategic Generation Curtailment), which adjusts generation while respecting the natural variation trend throughout the day, reducing potential control room interventions. To demonstrate the robustness and effectiveness of the methodology, a case study was conducted in the Rio Grande do Norte and Ceará regions. These regions are characterized by a high penetration of wind and solar farms, making them ideal for testing the proposed approach. The obtained results show that the developed methodology provides a detailed analysis of the interaction between renewable generation and the operational security of the power grid. The proposal not only enables the identification of critical scenarios but also quantifies generation constraints and their associated costs. Thus, the presented approach can significantly contribute to improving the operational strategies of the Brazilian power system, enabling greater utilization of renewable sources and reducing the impacts of operational constraints. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/41598
dc.date.accessioned 2025-04-15T13:40:52Z
dc.date.available 2025-04-15
dc.date.available 2025-04-15T13:40:52Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Análise da rede elétrica pt_BR
dc.subject Análise energética pt_BR
dc.subject Curtailment pt_BR
dc.subject Fator de capacidade – energia eólica pt_BR
dc.subject Fator de capacidade – energia fotovoltaica pt_BR
dc.subject Geração de energia renovável pt_BR
dc.subject Planejamento elétrico pt_BR
dc.subject Sistema elétrico – segurança pperativa pt_BR
dc.subject Power grid analysis pt_BR
dc.subject Energy analysis pt_BR
dc.subject Curtailment pt_BR
dc.subject Capacity factor – wind power pt_BR
dc.subject Capacity factor – photovoltaic power pt_BR
dc.subject Renewable energy generation pt_BR
dc.subject Electrical planning pt_BR
dc.subject Electrical system – operational safety pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator DIAS, Paulo Vitor da Silva.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Methodology that integrates variability, complementarity between energy sources and historical data in power flow analysis. pt_BR
dc.description.sponsorship Capes pt_BR
dc.identifier.citation DIAS, Paulo Vitor da Silva. Metodologia que integra variabilidade, complementaridade entre fontes de energia e dados históricos na análise de fluxo de potência. 2025. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025. pt_BR


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