Análise de impactos técnicos provocados pela penetração massiva de veículos elétricos em redes de distribuição de energia elétrica

Abstract

Orientador: Walmir de Freitas Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Made available in DSpace on 2018-08-31T01:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arioli_VitorTorquato_M.pdf: 3994701 bytes, checksum: 912c6714e1a7aa497ee3c9f5c0fbeced (MD5) Previous issue date: 2016 Resumo: O setor de transporte tem um papel fundamental na busca mundial por reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera, prioritariamente nos grandes centros urbanos. Por este fato, aliado aos crescentes incentivos governamentais e à recente evolução tecnológica no sistema de armazenamento de energia (bateria), o Veículo Elétrico (VE) tornou-se a grande aposta neste setor. Grande parte dos VEs comercialmente disponíveis utilizam a energia fornecida pela rede elétrica da concessionária para recarregar suas baterias. Estes são chamados veículos elétricos do tipo plug-in, e necessitam de quantidade de potência e energia significativas para cada recarga. O aumento da penetração de VEs do tipo plug-in leva, consequentemente, ao aumento da carga atendida pela concessionária, podendo causar impactos indesejáveis na operação da rede elétrica. Alguns dos possíveis impactos são: queda da magnitude de tensão, aumento no nível de desequilíbrio (os carregadores dos VEs podem ser monofásicos ou bifásicos), sobrecarga dos componentes da rede (cabos ou transformadores), aumento nas perdas elétricas, aumento do nível de distorção harmônica da rede, agravamento de transitórios de tensão e corrente durante curtos-circuitos, entre outros. Logo, é importante avaliar os impactos desta nova carga na qualidade de energia da rede elétrica, a fim de que as concessionárias adequem suas práticas de manutenção e operação de rede a este novo contexto. Neste mestrado, são identificados e caracterizados os potenciais impactos dos VEs na rede elétrica de baixa tensão, a partir de simulações em regime permanente e em regime transitório da recarga de um ou diversos VEs conectados em residências. Os estudos e análises foram realizados utilizando uma rede elétrica secundária, residencial típica do sistema elétrico brasileiro, e a modelagem do VE foi determinada a partir de medições reais de recarga. Também é apresentada uma extensa pesquisa da situação tecnológica atual dos VEs, em que são apresentados os níveis de hibridização de VEs, características da re-carga (tipos e interfaces de conexão), tecnologias de baterias e suas aplicações em VEs, tecnologias de motores elétricos em uso nos VEs, projeções do crescimento de mercado de VE no Brasil e mundo, e as características dos principais VEs comerciais Abstract: The transportation sector plays an important role in the global target of reducing greenhouse emissions in the atmosphere, mainly in large urban centers. Due to this fact, in addition to the increasing government incentives and the recent technological developments in energy storage system (battery), the Electric Vehicle (EV) has received great attention in the transportation sector. Most of the commercially available EVs have their batteries recharged by being plugged into the power system. These vehicles are called plug-in electric vehicles and require a significant amount of power and energy to recharge their battery. The penetration level growth of plug-in EVs leads to an increase in the amount of energy supplied by the utility. This may cause undesirable impacts on the operation of the power system. Potential impacts include the decrease in voltage magnitude, in-crease in voltage unbalance (EVs chargers can be single-phase or two-phase in a three-phase system), asset overload (cables or transformers), increase in electrical losses, increase in the harmonic distortion level, increase in the severity of voltage and current transients during short-circuits, among others. Therefore, it is important to assess the impact of this new load at the network power quality, so that the utilities may shape their network maintenance and operation practices to this new context. In this work, the potential impacts of EVs in low-voltage distribution networks are identified and characterized, by employing steady state and transient simulations of multiple EV charging events at residences. Studies and analyses were performed using a typical secondary distribution network from the Brazilian power system, and the EV modeling was determined from actual measurements. There is also an extensive research of the current technological status of EVs, which presents EVs hybridization levels, recharge characteristics (types and connection interfaces), battery and electric motor technologies used in EVs, projections of EV market growth in Brazil and worldwide and the characteristics of the main commercial EVs Mestrado Energia Eletrica Mestre em Engenharia Elétric

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