Alocação espacial de geração distribuída em redes de distribuição de energia elétrica utilizando um algoritmo genético híbrido

dc.contributor.advisor-co1Trujillo, Joel David Melo
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4396532007704107
dc.contributor.advisor1Negrete, Lina Paola Garces
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3707701912481754
dc.contributor.referee1Negrete, Lina Paola Garces
dc.contributor.referee2Trujillo, Joel David Melo
dc.contributor.referee3Flórez, Hugo Andrés Ruiz
dc.contributor.referee4Corrêa, Henrique Pires
dc.creatorSilva, Carlos Henrique dos Santos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5570625338160029
dc.date.accessioned2024-10-01T13:59:17Z
dc.date.available2024-10-01T13:59:17Z
dc.date.issued2024-07-08
dc.description.abstractThis work presents a methodology for optimizing the allocation of Distributed Generation (DG) resources in electrical distribution systems, utilizing evolutionary strategies and considering georeferenced spatial aspects, with an exclusive focus on photovoltaic generation. The methodology is divided into three main stages: definition of the original system, determination of network operating conditions, and application of optimization strategies based on technical criteria, with an emphasis on cost and available area limitations, which are the differentiating factors of this study. In Stage I, the target Electrical Distribution System and its main spatial, technical, and budgetary limitations are defined, and simulations are performed to evaluate the system's performance without the allocation of DG using OpenDSS software. The spatial limitations refer to areas made available by the utility for the construction of photovoltaic plants. In Stage II, reference generation values for each bus are determined, considering the generation value that best reduces the system's total losses when only one DG is allocated, as well as the available area and budget restrictions. In Stage III, two specific optimization strategies are applied and discussed - Hybrid Evolutionary Strategy and Hybrid Genetic Algorithm - to determine the DG allocations that best meet the specified objectives. To apply the proposed methodology, case studies were conducted on two different systems. The first case study used the IEEE 34-Bus System, a reference feeder representing larger and more complex real scenarios. The second case study used a real feeder, with information extracted from the Geographic Database of the Distribution Company (BDGD) provided by ANEEL with data from 2023 and geographically represented using QGIS software. In both studies, the results analysis demonstrated the effectiveness of the proposed optimization strategies, showing significant reductions in system losses and improvements in voltage profile. The results of the case studies show that the Hybrid Genetic Algorithm performed slightly better than the Hybrid Evolutionary Strategy. In the first case study, voltage gains of 7.39%, loss reduction of 14.48%, and load decrease of 9.55% were observed. In the second case study, the allocation of five DG systems resulted in a voltage gain of 1.75%, loss reduction of 14.08%, and load decrease of 8.90%, using 98.47% of the available budget and respecting area limitations. The work concludes that the application of optimization strategies, considering spatial and cost aspects, allows for a satisfactory and efficient solution to the DG allocation problem. The step-structured methodology, together with the adopted optimization strategies, ensures a systematic and rigorous approach, facilitating the replication and validation of results. This methodology contributes to the understanding and implementation of optimal DG allocation strategies, supporting energy utilities in the efficient and sustainable management of their distribution systems.eng
dc.description.resumoEste trabalho apresenta uma metodologia para a otimização da alocação de recursos de Geração Distribuída (GD) em sistemas elétricos de distribuição, utilizando estratégias evolutivas e considerando aspectos espaciais georreferenciados, com foco exclusivo na geração fotovoltaica. A metodologia é dividida em três etapas principais: definição do sistema original, determinação das condições de operação da rede e aplicação das estratégias de otimização visando critérios técnicos, com ênfase nas limitações de custo e área disponível, que são o diferencial deste estudo. Na Etapa I, define-se o Sistema Elétrico de Distribuição alvo e suas principais limitações espaciais, técnicas e orçamentárias, realizando-se simulações para avaliar o desempenho do sistema sem a alocação de GD utilizando o software OpenDSS. As limitações espaciais referem-se às áreas disponibilizadas pela distribuidora para a construção de usinas fotovoltaicas. Na Etapa II, são determinados os valores de geração de referência para cada barramento, considerando o valor de geração que melhor reduz as perdas totais do sistema quando se considera apenas uma GD alocada, bem como as restrições de área e orçamento disponíveis. Na Etapa III, aplicam-se e discutem-se duas estratégias de otimização específicas - a Estratégia Evolutiva Híbrida e o Algoritmo Genético Híbrido - para determinar as alocações de GD que melhor atendem os objetivos especificados. Para aplicar a metodologia proposta, foram realizados estudos de caso em dois sistemas distintos. O primeiro estudo de caso utilizou o Sistema IEEE de 34 Barras, um alimentador de referência que representa cenários reais maiores e complexos. O segundo estudo de caso utilizou um alimentador real, cujas informações foram extraídas do Banco de Dados Geográfico da Distribuidora (BDGD) disponibilizado pela ANEEL com dados de 2023 e representadas geograficamente utilizando o software QGIS. Em ambos os estudos, a análise dos resultados demonstrou a eficácia das estratégias de otimização propostas, evidenciando reduções significativas nas perdas do sistema e melhorias no perfil de tensão. Os resultados dos estudos de caso mostram que o Algoritmo Genético Híbrido apresentou um desempenho ligeiramente superior à Estratégia Evolutiva Híbrida. No primeiro estudo de caso, foram observados ganhos de tensão de 7,39%, redução de perdas de 14,48% e diminuição no carregamento de 9,55%. Já no segundo estudo de caso, a alocação de cinco sistemas de GD resultou em um ganho de tensão de 1,75%, redução de perdas de 14,08% e diminuição do carregamento de 8,90%, utilizando 98,47% do orçamento disponível e respeitando as limitações de área. O trabalho conclui que a aplicação das estratégias de otimização, levando em consideração aspectos espaciais e de custo, permite resolver de forma satisfatória e eficiente o problema de alocação de GD. A metodologia estruturada em etapas, juntamente com as estratégias de otimização adotadas, assegura uma abordagem sistemática e rigorosa, facilitando a replicação e validação dos resultados. Esta metodologia contribui para o entendimento e a implementação de estratégias de alocação ótima de GD, apoiando as concessionárias de energia na gestão eficiente e sustentável dos sistemas de distribuição sob sua concessão.
dc.identifier.citationSILVA, C. H. S. Alocação espacial de geração distribuída em redes de distribuição de energia elétrica utilizando um algoritmo genético híbrido. 2024. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13436
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectGeração distribuídapor
dc.subjectOtimizaçãopor
dc.subjectAlgoritmos evolutivospor
dc.subjectSistemas elétricos de distribuiçãopor
dc.subjectOpenDSSpor
dc.subjectQGISpor
dc.subjectDistributed generationeng
dc.subjectOptimizationeng
dc.subjectEvolutionary algorithmseng
dc.subjectElectrical distribution systemseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.titleAlocação espacial de geração distribuída em redes de distribuição de energia elétrica utilizando um algoritmo genético híbrido
dc.title.alternativeSpatial allocation of distributed generation in electricity distribution networks using a hybrid genetic algorithmeng
dc.typeDissertação

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação - Carlos Henrique dos Santos Silva - 2024.pdf
Tamanho:
17.69 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: