Patamar de carga 1 com geração fotovoltaica de 34 MVA

4 RESULTADOS

Neste capítulo, serão apresentados os resultados obtidos nos testes realizados no trabalho proposto, aplicados aos sistemas testes de 9 e 16 barras. Os dados descritos a seguir consistem nas soluções encontradas por meio das simulações de fluxo de potência realizadas no software ANAREDE, considerando a injeção ou a absorção de potência reativa para a regulação de tensão do sistema, a partir da inserção da barra PV, que representa a geração fotovoltaica.

sem a inserção do gerador fotovoltaico, para esse mesmo patamar de carga. As tensões que apresentaram os valores violados nas simulações estão destacadas em azul.

Tabela 8 - Módulos de tensão das barras do sistema teste de 9 barras, no patamar de carga 1, em função do ângulo do FP da geração fotovoltaica de 34 MVA

Barra

Sistema sem inversores

Ângulo do fator de potência dos inversores

0° 5° 10° 15º 20º 25º 30° 35º 40º 45º

1 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 2 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 3 0,976 0,984 0,985 0,986 0,987 0,988 0,989 0,990 0,990 0,991 0,991 4 0,970 0,978 0,980 0,982 0,983 0,984 0,985 0,987 0,987 0,988 0,989 5 0,945 0,957 0,959 0,960 0,962 0,963 0,965 0,966 0,967 0,968 0,968 6 0,959 0,969 0,971 0,973 0,975 0,976 0,978 0,979 0,980 0,981 0,982 7 0,936 0,950 0,953 0,955 0,958 0,960 0,963 0,964 0,966 0,968 0,969 8 0,951 0,963 0,966 0,968 0,970 0,972 0,973 0,975 0,976 0,977 0,978 9 0,925 0,944 0,949 0,954 0,958 0,962 0,966 0,969 0,972 0,975 0,977 10 - 0,944 0,951 0,957 0,963 0,969 0,974 0,979 0,984 0,988 0,992

Fonte: Elaboração própria.

A Figura 29, ilustra, de uma maneira gráfica, o comportamento dos valores das tensões nas barras de carga (tipo PQ) deste sistema, de acordo com a variação do fator de potência dos inversores.

Figura 29 - Variação das tensões nas barras do sistema teste de 9 barras com o fator de potência da geração fotovoltaica de 34 MVA, no patamar de carga 1

Fonte: Elaboração própria

A Tabela 9, por sua vez, apresenta os resultados referentes às perdas ativas e reativas totais, bem como o despacho ativo e reativo dos geradores existentes e do gerador fotovoltaico.

Tabela 9 - Total de perdas e despachos dos geradores do sistema teste de 9 barras, no patamar de carga 1, em função do ângulo do FP da geração fotovoltaica de 34 MVA

Grandeza

Sistema sem inversores

Ângulo do fator de potência dos inversores

0° 5° 10° 15º 20º 25º 30° 35º 40º 45º

Perdas Ativas

(MW) 7,3 4,9 4,8 4,8 4,8 4,9 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3

Perdas Reativas

(MVAr) -61,3 -91,9 -93,2 -94,2 -94,9 -95,4 -95,6 -95,5 -95,2 -94,6 -93,7 Despacho ativo

do gerador 1 (MW)

264,8 228,4 228,5 228,8 229,5 230,4 231,6 233,0 234,7 236,6 238,7 Despacho reativo

do gerador 1 (MVAr)

63,8 44,3 44,2 40,2 38,4 36,8 35,5 34,3 33,4 32,8 32,3 Despacho ativo

do gerador 2 (MW)

100,00 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Despacho reativo

do gerador 2 (MVAr)

42,8 32,1 30,0 28,0 26,1 24,4 22,9 21,4 20,2 19,2 18,3 Despacho ativo

do gerador/inversor na barra 10 (MW)

- 34,00 33,87 33,48 32,84 31,95 30,81 29,44 27,85 26,05 24,04 Despacho reativo

do gerador/inversor

na barra 10 (MVAr)

- 0 2,96 5,90 8,80 11,63 14,37 17,00 19,50 21,85 24,04

Fonte: Elaboração própria.

De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que, ao inserir a geração fotovoltaica de 34 MVA, com o fator de potência igual a 1, isto é, com toda a potência aparente da geração sendo convertida em potência ativa no sistema, todas as barras apresentaram um aumento de tensão significativo, exceto as barras 1 e 2 pois são a barra de referência e do tipo PV, respectivamente. Além disso, a barra 5 e 7 apresentaram uma melhora em seu perfil de tensão, saindo da situação de violação. O mesmo não ocorreu com as barras 9 e 10. A nova barra 10, que teve o seu valor especificado em 1 pu, apresentou um valor de 0,944 pu por conta de o gerador fotovoltaico não fornecer ou absorver potência reativa. Logo, a tensão dessa barra não é controlada pelo gerador, sendo calculada pelo fluxo de potência.

No ângulo do fator de potência de 5º, com uma geração ativa de 33,87 MW e uma geração reativa de 2,96 MVAr na barra 10, as barras do sistema apresentaram um aumento de suas tensões influenciadas por essa nova configuração do gerador. Para esse fato de potência, a barra 10 foi retirada da situação de violação. É importante ressaltar que, para o fator de potência em questão, o gerador está injetando 2,96 MVAr, cujo valor se encontra no seu limite máximo de geração reativa. Portanto, esse resultado mostra que, mesmo fornecendo toda a sua capacidade de geração reativa no sistema, não foi o suficiente para retirar a barra 9 da condição de violação e nem para controlar a barra 10 em 1 pu. Isso mostra a necessidade de geração reativa extra para manter todas as tensões acima de 0,95 pu.

Para o ângulo de 10º, todas as barras do sistema apresentaram seus valores de tensão dentro da faixa aceitável, ou seja, acima de 0,95 pu. Conforme ilustrado na Figura 29, uma linha tracejada vertical demonstrando que as violações de tensão foram sanadas em um ângulo de fator de potência entre 5º e 10º, aproximadamente um pouco acima de 5º. A barra 9, que antes apresentava um valor de 0,925 pu para FP igual a 1, agora apresenta valores dentro dos limites possuindo uma tensão de 0,954 pu, sendo a última barra a sair da condição de violação.

Com o aumento dos ângulos do fator de potência de 15º até 45º, verificou-se que as barras mantiveram a sua tendência de aumento de tensão e com valores acima do limite mínimo, conforme já se esperava, e se aproximando mais do valor de 1 pu. No caso da barra 10, percebeu-se que a sua tensão não foi controlada em 1 pu pelo gerador fotovoltaico, que teve o seu fornecimento de potência reativa limitado pela sua capacidade máxima, para qualquer valor de ângulo de fator de potência. No entanto, para o ângulo de 45º, o valor de tensão da barra 10 foi o que mais se aproximou de 1 pu.

No que diz respeito aos resultados apresentados na Tabela 9, destaca-se o impacto positivo da inserção do gerador fotovoltaico nas perdas ativas totais do sistema, quando comparado ao sistema sem a sua presença. Apesar das perdas ativas do sistema apresentarem maiores valores para os maiores ângulos do fator de potência, essa variação não foi tão significativa. De qualquer forma, é notório que a inserção da geração fotovoltaica possibilitou perdas menores em relação ao sistema sem a inserção desse novo gerador.

Os despachos dos geradores também apresentaram os resultados esperados com as variações do fator de potência no inversor. Pode-se notar que, a geração ativa do gerador 1 (barra de referência) aumenta com a diminuição do fator de potência, no entanto, devido ao

gerador fotovoltaico contribuir com a geração ativa, esse aumento não supera o despacho ativo em comparação ao sistema sem a presença da geração fotovoltaica.

Os despachos reativos dos geradores 1 e 2 apresentaram um resultado contrário ao despacho ativo do gerador 1, pois seus valores são reduzidos a cada aumento do fator de potência, devido à geração fotovoltaica contribuir com o fornecimento de potência reativa ao sistema.

Em ambas as situações de despacho ativo e reativo, fica claro que a inserção do inversor possibilitou que os demais geradores diminuíssem as suas influências na rede, ou seja, o gerador fotovoltaico é visto pelo sistema como uma fonte complementar e colaboradora aos geradores já existentes.