Suavização de potência da geração eólica utilizando lógica fuzzy e sistema de armazenamento de energia

• Main Author: Carvalho, Wilhiam Cesar de
• Other Authors: Coury, Denis Vinicius
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: Aerogerador; Energy Storage System; Fuzzy Logic; Geração Eólica; Lógica Fuzzy; Power Smoothing; Sistemas de Armazenamento de Energia; Suavização de Potência; Supercapacitor; Wind Power; Wind Turbine
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-13062019-082429/

Dentre as diversas fontes de energia renovável que existem atualmente, a energia eólica é a que tem apresentado o maior crescimento nos Sistemas Elétricos de Potência (SEPs). A flutuação de potência da geração eólica, no entanto, tem causado grandes desafios no que diz respeito à Qualidade da Energia Elétrica (QEE) e à operação do SEP. O grande progresso dos Sistemas de Armazenamento de Energia (SAEs), aliado à crescente inserção de geração eólica nos SEPs, tem promovido grande interesse na utilização dos SAEs junto aos aerogeradores. Este trabalho apresenta a utilização de um SAE, conectado ao elo CC do conversor back-to-back do aerogerador, e uma técnica de controle baseada na lógica fuzzy para suavizar as variações da potência de curto prazo da geração eólica. A técnica de controle proposta também é utilizada para gerenciar o Estado de Carga (SOC) do SAE para evitar a condição sobrecarregada e totalmente descarregada. O controle fuzzy é testado e comparado com uma técnica de controle convencional e também com a topologia típica do aerogerador, onde não é utilizado o SAE. As técnicas são avaliadas e comparadas com base em diferentes indicadores numéricos da qualidade da suavização. Um simulador digital em tempo real (RTDSR) é utilizado para realizar as simulações, onde é considerado um aerogerador de 2 MW, um supercapacitor e uma microrrede baseada no benchmark do CIGRÉ de média tensão. Os resultados mostraram que as técnicas de controle do supercapacitor possibilitaram uma adequada suavização de potência da geração eólica e puderam contribuir para a QEE e a operação da microrrede. A técnica inteligente baseada no controlador fuzzy mostrou resultados superiores à técnica convencional e, portanto, apresentou grande potencial para a aplicação. === Among several renewable energy sources existing nowadays, wind energy has presented the largest growth in power systems. The wind power fluctuations, however, has brought great challenges concerning Power Quality (PQ) and power system operation. The great progress of Energy Storage Systems (ESSs), together with the increasing penetration of wind power worldwide, has lead to a great interest in the use of ESS in wind energy. This study presents the application of a ESS, connected to the DC link of the backto- back converter of the wind turbine, and a control technique based on fuzzy logic to smooth out the short-term wind power fluctuations. The proposed control technique is also used to manage the State of Charge (SOC) of the ESS to avoid the overcharged and undercharged states. The fuzzy control is tested and compared with a conventional control technique and also with the typical wind turbine topology, where the ESS is not used. The techniques are evaluated and compared based on different quantitative indicators that represent the quality of the power smoothing. Simulations are carried out in the Real-Time Digital Simulator (RTDSR), where a 2 MW wind turbine, a supercapacitor and a microgrid system based on the CIGRÉ medium voltage benchmark are considered. The results have shown that the control techniques of the supercapacitor permitted a suitable smoothing of the fluctuating wind power and contributed to the microgrid PQ and operation. The intelligent control technique based on the fuzzy logic has shown superior performance compared to the conventional technique and, therefore, presented great potential for application.