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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/41605
Title: | Metodologia para análise da complementaridade entre energia solar e eólica em usinas híbridas. |
Other Titles: | Methodology for analyzing the complementarity between solar and wind energy in hybrid plants. |
???metadata.dc.creator???: | SILVA FILHO, Maurílio Quirino da. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | FERNANDES JÚNIOR, Damásio. |
???metadata.dc.contributor.advisor2???: | MACHADO, Eubis Pereira. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | NEVES, Washington Luiz Araújo. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | SANCA, Huilman Sanca. |
Keywords: | Usinas híbridas;Energia fotovoltaica;Energia eólica;Análise energética;Análise da realidade operacional – usinas híbridas;Otimização da infraestrutura - usinas híbridas;Fator de capacidade – usinas híbridas;Hybrid power plants;Photovoltaic energy;Wind energy;Energy analysis;Analysis of operational reality – hybrid power plants;Infrastructure optimization – hybrid power plants;Capacity factor – hybrid power plants |
Issue Date: | 25-Mar-2025 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | SILVA FILHO, Maurílio Quirino da. Metodologia para análise da complementaridade entre energia solar e eólica em usinas híbridas. 2025. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025. |
???metadata.dc.description.resumo???: | Neste trabalho é apresentada uma metodologia para determinar a capacidade ótima de uma usina fotovoltaica (UFV) a ser integrada a uma usina eólica (EOL), maximizando a complementaridade entre as fontes e minimizando perdas por cortes ou redução de geração (curtailments). A metodologia proposta utiliza dados reais de fator de capacidade de usinas solares e eólicas operacionais, disponibilizados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), permitindo uma avaliação baseada em dados horários ao longo de um ano inteiro. Para desenvolver os tratamentos dos dados, foi utilizado o ambiente Python. Inicialmente, o pré processamento dos dados horários disponibilizados pelo ONS incluiu a limpeza, padronização e filtragem dos registros para assegurar a consistência e qualidade das informações. Em seguida, por meio da metodologia proposta, empregou-se o Método de Brent Modificado, um método de otimização que, sem depender de derivadas, permite determinar de forma precisa o valor da capacidade instalada fotovoltaica que minimiza os cortes de geração. Para a avaliação da acurácia e confiabilidade dos dados utilizados na metodologia, foram aplicadas métricas estatísticas, como o coeficiente de Pearson, MSE (Mean Squared Error), RMSE (Root Mean Square Error) e R². Essa estrutura metodológica possibilitou uma análise detalhada e embasada da realidade operacional das usinas híbridas estudadas, garantindo maior precisão na definição das condições ótimas de integração entre as fontes solar e eólica. Foram analisados dez pares de usinas híbridas, considerando métricas estatísticas para quantificar a complementaridade entre as fontes e definir o dimensionamento ótimo da UFV. Os resultados demonstraram que a hibridização pode aumentar significativamente o fator de capacidade das usinas, reduzindo a intermitência da geração e otimizando o uso da infraestrutura existente. Para determinadas configurações, foi possível dobrar a capacidade instalada da EOL sem que os cortes de geração ultrapassem 10%, tornando a hibridização viável do ponto de vista energético. Além disso, os resultados evidenciaram que pares de usinas com maior correlação negativa entre as fontes apresentaram melhor desempenho, reforçando a importância da seleção estratégica das usinas híbridas. A metodologia proposta pode ser aplicada no planejamento da expansão do setor elétrico, otimizando a alocação de recursos, a utilização da infraestrutura de transmissão, bem como ser utilizada para pesquisas futuras sobre viabilidade econômica, integração de armazenamento de energia e impactos regulatórios da geração híbrida. |
Abstract: | This work presents a methodology to determine the optimal capacity of a photovoltaic plant (UFV) to be integrated with a wind plant (EOL), maximizing the complementarity between the sources and minimizing losses due to curtailment or generation reduction. The proposed methodology uses real capacity factor data from operational solar and wind plants, provided by the National Electric System Operator (ONS), enabling an evaluation based on hourly data over an entire year. To develop the data processing, the Python environment was used. Initially, the preprocessing of the hourly data provided by the ONS included cleaning, standardization, and filtering of the records to ensure the consistency and quality of the information. Next, through the proposed methodology, the Modified Brent Method was employed, an optimization method that, without relying on derivatives, efficiently determines the value of the installed photovoltaic capacity that minimizes generation curtailment. Statistical metrics such as the Pearson coefficient, MSE (Mean Squared Error), RMSE RMSE (Root Mean-Square Error), and R² were applied to assess the accuracy and reliability of the data used in the methodology. This methodological framework enabled a detailed analysis grounded in the operational reality of the hybrid plants studied, ensuring greater precision in defining the optimal integration conditions between solar and wind sources. Ten pairs of hybrid plants were analyzed, considering statistical metrics to quantify the complementarity between the sources and define the optimal sizing of the UFV. The results demonstrated that hybridization can significantly increase the capacity factor of the plants, reducing generation intermittency and optimizing the use of existing infrastructure. For certain configurations, it was possible to double the installed capacity of the EOL without generation curtailment exceeding 10%, making hybridization energetically viable. Furthermore, the results showed that pairs of plants with a higher negative correlation between the sources exhibited better performance, reinforcing the importance of strategic selection of hybrid plants. The proposed methodology can be applied in the planning of electric sector expansion, optimizing resource allocation and the use of transmission infrastructure, as well as serving for future research on economic viability, integration of energy storage, and regulatory impacts of hybrid generation. |
Keywords: | Usinas híbridas Energia fotovoltaica Energia eólica Análise energética Análise da realidade operacional – usinas híbridas Otimização da infraestrutura - usinas híbridas Fator de capacidade – usinas híbridas Hybrid power plants Photovoltaic energy Wind energy Energy analysis Analysis of operational reality – hybrid power plants Infrastructure optimization – hybrid power plants Capacity factor – hybrid power plants |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Elétrica. |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/41605 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica. |
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MAURÍLIO QUIRINO DA SILVA FILHO - DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2025.pdf | 12.48 MB | Adobe PDF | View/Open |
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