Modelagem de bancos de baterias para utilização em dispositivos de armazenamento de energia em sistemas elétricos

Abstract

O grande crescimento da conexão de geração baseada em recursos renováveis, especialmente as fontes eólica e solar, em sistemas elétricos traz grandes desafios para o estudo da estabilidade. A intermitência desse tipo de fonte pode causar oscilações de frequência e tensão na rede acessada, comprometendo a operação do sistema elétrico. Neste sentido, a utilização de armazenadores de energia baseados em banco de baterias, devido as suas características, tem sido proposto como uma alternativa de assegurar uma operação segura. Neste trabalho é desenvolvido e modelado um sistema de banco de baterias baseado no modelo de Shepherd, utilizando o Matlab-Simulink®. Esse modelo é validado com modelos built-in do Matlab-Simulink® e com modelos da literatura. Para ilustrar as potencialidades do modelo para aplicação em sistemas elétricos, o modelo é inserido em um programa de simulação dinâmica disponível em Matlab-Simulink®. O sistema teste IEEE 14 barras é modelado incluindo um sistema de armazenamento de energia com o modelo de bateria Ion Lítio desenvolvido, sendo realizadas simulações de eventos para demonstrar a sua efetividade para contribuir na melhoria da estabilidade.

The huge increasing of the generation connection based on renewables resources, especially wind and solar sources, on power systems bring big challenges for the stability study. The intermittence of this kind of source can cause frequency and voltage oscillations on the accessed grid, compromising the operation of the power system. In this way, the use of energy accumulators based on batteries bank, due its characteristics, have been proposed as an alternative to ensure a safe operation of the system. In this essay is developed and modelled a battery bank based on the Shepherd’s model, using Matlab-Simulink®. This model is validated through built-in Matlab-Simulink® models and models presented on general literatures. Aiming to illustrate the model potentialities for power systems applications, the model is inserted on a dynamic simulation program available on Matlab-Simulink®. The IEEE 14 bus system test is modelled including an energy storage system, using the lithium-ion battery model developed, and events simulations are done to demonstrate its effectivity to contribute on the stability improvement.