Metodologia para quantificação e gerenciamento do fluxo reverso de potência decorrente da integração de geração distribuída fotovoltaica na rede elétrica

Abstract

No Brasil, a integração de fontes renováveis de energia como a solar apresentou um aumento de 8 GW e 11 GW nos anos 2022 e 2023, respectivamente, o que pode ter resultado em um significativo crescimento das inversões de fluxo nas redes de distribuição. Nesse contexto, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) estabeleceu a Resolução 1.059/2023 que obriga as distribuidoras de energia, quando da ocorrência de fluxo reverso de potência (FRP) no disjuntor do alimentador ou nos postos de transformação das distribuidoras, a elaborarem um estudo detalhado desse fenômeno e das alternativas para eliminá-lo. Neste contexto, este trabalho propõe uma metodologia técnico-econômica probabilística para determinar as melhores práticas e procedimentos de engenharia para se avaliar o impacto da geração distribuída fotovoltaica (GDFV) nas tensões, perdas técnicas, demanda de pico e FRP, considerando-se vários níveis de penetração e o emprego de 6 soluções para gerenciamento do fluxo reverso. As soluções avaliadas são baseadas na restrição temporária da energia gerada pelos sistemas fotovoltaicos (SFV). Por meio de simulações computacionais realizadas no OpenDSS em conjunto com um algoritmo desenvolvido em Python, aplicou-se a metodologia proposta a um alimentador de perfil majoritariamente residencial. O posicionamento dos SFVs e a seleção da irradiância solar, da temperatura e da curva de carga foram consideradas variáveis estocásticas tratadas por meio do método de Monte Carlo. Uma vez que os impactos nos níveis de tensão, nas perdas técnicas e na demanda de pico são expressos em unidades diferentes, eles foram convertidos em uma mesma base monetária com o intuito de se identificar a estratégia de eliminação ou mitigação do FRP que gera mais benefícios para a distribuidora de energia. Os resultados mostram que, sem o emprego de soluções para a inversão de fluxo, esse fenômeno se eleva significativamente conforme cresce o nível de penetração. Além disso, para esta condição, os impactos técnicos e econômicos podem representar prejuízos para as distribuidoras. Ao se aplicar estratégias que procuram o equilíbrio entre geração e consumo, é possível mitigar severamente o FRP, e obter benefícios técnicos e econômicos. Ao se monetizar as soluções em análise, conclui-se que todas as estratégias que mitigam significativamente ou eliminam o fluxo reverso apresentam lucros para a distribuidora. Logo, a metodologia proposta permite i) ampliar o entendimento do processo de caracterização do FRP, ii) da sua associação com os impactos técnicos e econômicos decorrentes da penetração da GDFV, e ainda, iii) propor soluções práticas e economicamente viáveis para mitigar os efeitos adversos do FRP. Tais aspectos caracterizam-se como relevantes quando o objetivo é garantir a confiabilidade e a eficiência das redes de distribuição no contexto da transição energética, promovendo a sustentabilidade e a estabilidade do sistema elétrico.