Análise da estabilidade de sistemas elétricos com geração solar centralizada e distribuída representadas por modelos WECC

Abstract

Impulsionada pela necessidade de descarbonização, a utilização de energia limpa e renovável por meio de usinas solares, conectadas em sistemas de transmissão e distribui- ção, tem se mostrado uma alternativa para tornar a matriz energética mais sustentável. Nesse contexto, é fundamental compreender o comportamento dinâmico da geração solar e como ela pode afetar o desempenho do sistema elétrico. Esta dissertação tem por objetivo avaliar a estabilidade de um sistema elétrico de transmissão e distribuição, com ênfase em suportabilidade de distúrbios de frequência e tensão, e seus impactos na estabilidade do sistema elétrico. O estudo é realizado através do software POWERWORLD® e para a modelagem de usinas solares foram utilizados modelos genéricos desenvolvidos pela WECC (“Western Electricity Coordinating Council”) para usinas centralizadas e distribuídas. Foram comparadas as normas IEEE STD 2800/2022 e IEEE STD 1547/2022 com os requisitos de desempenho dos Procedimentos de Rede do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), as quais definem os padrões e condições técnicas necessárias para garantir a operação de redes elétricas com conexão de geração fotovoltaica. As simulações foram realizadas com diferentes cenários, incluindo eventos como curto-circuito, rejeição de carga, perda de geração, sobrecarga e abertura de linha sob falta. Por fim, os resultados obtidos foram avaliados com base nas normas apresentadas para avaliação do desempenho dinâmico do sistema elétrico.

Driven by the need for decarbonization, the use of clean and renewable energy through solar power plants connected to transmission systems has emerged as an alternative to make the energy matrix more sustainable. In this context, it is crucial to understand the dynamic behavior of solar generation and how it can impact the performance of the electrical system. This study presents a case study that evaluates the stability of an electrical system, with a focus on the ability to ride through frequency and voltage disturbances. The study was conducted using the POWERWORLD® software, and generic models developed by the Western Electricity Coordinating Council (WECC) were used to model the solar power plants. For the study, national and international standards and guidelines defining the technical standards and conditions necessary to ensure the stability of the electrical system were considered. Simulations were performed in different scenarios, including events such as short-circuits, load rejection, generation loss, overload, and line opening under fault conditions. Finally, the obtained results were evaluated based on standards presented for the assessment of the dynamic performance of the electrical system.