Reactive power support pricing of distributed generators with primary energy source uncertainty

In this paper, a novel methodology to price the reactive power support ancillary service of Distributed Generators (DGs) with primary energy source uncertainty is shown. The proposed methodology provides the service pricing based on the Loss of Opportunity Costs (LOC) calculation. An algorithm is proposed to reduce the uncertainty present in these generators using Multiobjective Power Flows (MOPFs) implemented in multiple probabilistic scenarios through Monte Carlo Simulations (MCS), and modeling the time series associated with the generation of active power from DGs through Markov Chains (MC). © 2011 IEEE.

Pricing of reactive power support provided by distributed generators in transmission systems

Distributed Generation, microgrid technologies, two-way communication systems, and demand response programs are issues that are being studied in recent years within the concept of smart grids. At some level of enough penetration, the Distributed Generators (DGs) can provide benefits for sub-transmission and transmission systems through the so-called ancillary services. This work is focused on the ancillary service of reactive power support provided by DGs, specifically Wind Turbine Generators (WTGs), with high level of impact on transmission systems. The main objective of this work is to propose an optimization methodology to price this service by determining the costs in which a DG incurs when it loses sales opportunity of active power, i.e, by determining the Loss of Opportunity Costs (LOC). LOC occur when more reactive power is required than available, and the active power generation has to be reduced in order to increase the reactive power capacity. In the optimization process, three objectives are considered: active power generation costs of DGs, voltage stability margin of the system, and losses in the lines of the network. Uncertainties of WTGs are reduced solving multi-objective optimal power flows in multiple probabilistic scenarios constructed by Monte Carlo simulations, and modeling the time series associated with the active power generation of each WTG via Fuzzy Logic and Markov Chains. The proposed methodology was tested using the IEEE 14 bus test system with two WTGs installed. © 2011 IEEE.

Avaliação de Localizção e preço de contrato de geração distribuida em um ambiente competitivo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Otimização multiobjetivo na análise da integração de geração distribuída às redes de distribuição

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de técnicas e modelos matemáticos para solução de problema de planejamento da expansão e operação de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Planejamento de médio e longo prazo de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos (GDs) considerando custos de confiabilidade, operação e expansão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Análise da área de vulnerabilidade e estabilidade de tensão em sistemas elétricos com a inserção de parques eólicos

A presente dissertação de mestrado avalia os afundamentos e a estabilidade de tensão de um sistema elétrico real com inserção de parques eólicos. Os estudos de afundamentos de tensão servem de base para a determinação das áreas de vulnerabilidade do sistema elétrico, nas quais, por sua vez, são investigados os aspectos referentes à instabilidade de tensão ocasionada pela integração de parques eólicos com geradores assíncronos. Para este fim, é utilizado o programa computacional ANAQUALI, desenvolvido pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica). No estudo do comportamento dinâmico da tensão decorrente de curto-circuito, no qual o sistema eólico é inserido nas concepções de velocidade fixa e velocidade variável, utiliza-se um programa computacional desenvolvido no aplicativo MATLABTM. Os resultados dessas simulações evidenciam que o sistema eólico de velocidade variável proporciona uma maior margem de estabilidade de tensão ao sistema elétrico, devido à presença do controle de velocidade e de tensão. Estes estudos não são comumente aplicados aos sistemas de geração distribuída, e por isso, esta dissertação contribui também neste aspecto, podendo seus resultados servir de base para o planejamento de centrais cólicas inseridas em sistemas elétricos convencionais.

Metodologia de planejamento para inserção de geradores fotovoltaicos em redes elétricas isoladas e supridas por geradores a diesel

Fontes renováveis de energia baseadas na geração fotovoltaica (GFV) são alternativas energéticas promissoras para a complementação da geração elétrica convencional e centralizada, como usinas térmicas a diesel que suprem potência para redes elétricas isoladas em cidades e localidades remotas na Amazônia. A alocação e o dimensionamento de geradores para aplicação como geração distribuída (GD) é um problema desafiador, com implicações técnicas e econômicas, relacionadas ao planejamento, projeto e operação da rede e, particularmente, a GFV em função das condições ambientais, principalmente radiação solar e temperatura ambiente. Esta tese apresenta uma metodologia analítica para alocar e dimensionar a potência ativa de unidades de geração fotovoltaica, composta pelo gerador FV integrado ao inversor CC/CA (GDFV) para integração, de forma concentrada ou dispersa em redes isoladas de média tensão, e contempla o atendimento de múltiplos objetivos, melhoria do perfil de tensão da rede, redução das perdas ativas e redução da participação da geração a diesel, proporcionando redução no consumo de óleo diesel e, consequentemente, redução da poluição ambiental. A solução global do método proposto constitui um compromisso em relação a esses objetivos, apresentando ponderações diferenciadas para os mesmos, de acordo com prioridades estabelecidas no planejamento do sistema elétrico sob estudo. Para validação da metodologia proposta, foram modeladas e simuladas as redes de 33 e 69 barras do IEEE e um sistema elétrico isolado, cuja usina térmica a diesel supre alimentação para a cidade de Aveiro-PA, Região Amazônica, obtendo-se como resultados dessas simulações melhoria significativa no perfil de tensão, redução nas perdas ativas e na potência de geração a diesel, de acordo com indicadores técnicos que permitem a avaliação quantitativa da integração da GDFV na rede elétrica.

Planejamento e otimização de sistemas energéticos para gestão econômica e ambiental de cidades

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Capacity of Active Power Reserve for Frequency Control Enhanced by Distributed Generators

Usually, ancillary services are provided by large conventional generators; however, with the growing interest in distributed generation to satisfy energy and environmental requirements, it seems reasonable to assume that these services could also be provided by distributed generators in an economical and efficient way. In this paper, a proposal for enhancement of the capacity of active power reserve for frequency control using distributed generators is presented. The goal is to minimize the payments done by the transmission system operator to conventional and distributed generators for this ancillary service and for the energy needed to satisfy loads and system losses, subject to a set of constraints. In order to perform analysis, the proposal was implemented using data of the IEEE 30-bus transmission test system. Comparisons were performed considering conventional generators without and with distributed generators installed in the system.

Desenvolvimento de uma ferramenta de otimização para avaliar a expansão da transmissão de energia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Localização e preço de contrato ótimo da geração distribuída em sistemas de distribuição radiais de energia elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Developing an optimization tool for evaluating the transmission system expansion

The transmission system is responsible for connecting the power generators to consumers safely and reliably, its constant expansion is necessary to transport increasing amounts of electricity. In order to help the power systems engineers, an optimization tool for optimize the expansion of the transmission system was developed using the modeling method of the linearized load flow and genetic. This tool was designed to simulate the impact of different scenarios on the cost of transmission expansion. The proposed tool was used to simulate the effects of the presence of distributed generation in the expansion of a fictitious transmission system, where it was found a clear downward trend in investment required for the expansion of the transmission system taking account of increasing levels of distributed generation.

Active power reserve for frequency control provided by distributed generators in distribution networks

In a smart grid environment, attention should be paid not only to the power supplied to satisfy loads and system losses but also to the services necessary to provide security and stability to the system: the so-called ancillary services. As they are well known the benefits that distributed generation can bring to electrical systems and to the environment, in this work the possibility that active power reserve for frequency control could be provided by distributed generators (DGs) in an efficient and economical way is explored. The proposed methodology was tested using the IEEE 34-bus distribution test system. The results show improvements in the capacity of the system for this ancillary service and decrease in system losses and payments of the distribution system operator to the DGs.

Multifunctional current reference generation strategy for grid-tied power electronic converter

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)