Dissertação

{pt_PT=Development and validation of smart grid appliances models within a microgrid: a case study for a Portuguese Village} {} EVALUATED

{pt=Com este trabalho é proposto o desenvolvimento de modelos para sistemas aplicados num caso de estudo numa vila portuguesa. Os sistemas incluem painéis fotovoltaicos (PV), termoacumuladores e baterias, que foram instalados e testados em contexto residencial , na casa de consumidores finais. Os modelos foram desenvolvidos usando o Simulink/Matlab e com recurso a ferramentas do Simscape, que oferecem uma boa aproximação à resposta do sistemas. Os modelos foram validados de acordo com dados dos clientes, obtidos pela EDP/Labelec no âmbito dum projeto em Valverde, na região do Alentejo. 25 casas foram estudadas com várias distribuições dos equipamentos mencionados. Para além disso, foi estudada a taxa de auto-suficiência e o excedente produzido, considerando o consumo e geração de cada cliente. O modelo do PV sendo o cerne do projeto, exibiu a melhor performance quando comparado com os dados da produção real. O termoacumulador também exibiu boas aproximações, apesar de serem notadas sobre e subestimações, para o Verão e Inverno, respectivamente. O modelo da bateria revela os maiores erros, principalmente devido às incertezas sobre os períodos em que carrega. De forma geral, as casas exibem consideráveis valores quer para excedente quer para auto-suficiência. Uma nova solução foi proposta visando melhorar o aproveitamento da bateria. Os períodos de retorno são no entanto consideráveis, considerando o investimento inicial, mostrando que a configuração ideal não inclui o uso de bateria., en=This work proposes the development and validation of models for smart grid systems, regarding a case study under analysis in a Portuguese Village. The systems include photovoltaic (PV) array, a water heater (WH) and energy storage systems (batteries) which were installed in end users households and tested in residential context. The models were developed using Simulink/Matlab and with Simscape components, offering an approximation of the real behavior of the systems. To validate the models, real data collections from the clients engaged in a project, developed by EDP/Labelec in Valverde, a village in the South-Center of Portugal, were used. 25 households were studied with multiple distributions of the aforementioned systems. Furthermore, the self sufficiency (SS) and surplus are analyzed for each house, considering the production and consumption for each client. The PV model is the core system of each household and the model showed a good approximation when compared to the real data of solar energy generation. The water heater also showed reliable results for the long term, despite the big variations seen in winter and summer, with respectively under and overestimations. The battery model exhibits the largest error, mainly due to uncertainty in charging periods. All the houses exhibit considerable SS and surplus. A new solution is proposed with an increasing usage of the battery. The payback periods are considerable and the best configuration in an economic perspective is the usage of WH and PV without battery, taking into consideration the initial investment cost.}
{pt=Baterias, Energias renováveis, Energia Solar, Smart Grids, Termoacumuladores, en=Batteries, Renewable Energy, Smart Grids, Solar Energy, Water Heaters}

Junho 20, 2018, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Augusto Santos Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Diana Pereira Neves

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Especialista