Ajuste da contribuição reativa de inversores fotovoltaicos para mitigação de perdas técnicas em redes de distribuição sob presença de geração distribuída

Resumo

Este artigo propõe uma metodologia e apresenta resultados de simulações para o ajuste da contribuição reativa de inversores de tensão de sistemas fotovoltaicos conectados a redes de distribuição. O estudo, desenvolvido em ambiente MATPOWER, parte da caracterização elétrica de um conjunto amostral de barras do sistema IEEE 33 barras, identificando seus fatores de potência originais, predominantemente indutivos. O objetivo central é demonstrar como o ajuste da potência reativa do inversor, a partir de uma estratégia de controle de fator de potência, permite que o sistema fotovoltaico contribua simultaneamente com a injeção de energia ativa e com a compensação do consumo de reativos da carga local. Através de simulações com adição de sistemas fotovoltaicos a nove barras distintas, quantificam-se as potências ativa e reativa máximas injetáveis, evidenciando as limitações e potencialidades do uso de inversores fotovoltaicos como dispositivos de compensação de reativos. Os resultados demonstram redução de mais de 60% nas perdas ativas e mais de 80% nas perdas reativas com a operação dos inversores como fornecedores de energia reativa, além de elevação dos perfis de tensão nas barras críticas de mínimos de 0,91 pu para patamares entre 0,98 e 0,99 pu.

This paper proposes a methodology and presents simulation results for adjusting the reactive power contribution of voltage-source inverters in photovoltaic (PV) systems connected to distribution networks. The study, developed in the MATPOWER environment, is based on the electrical characterization of a sample set of buses from the IEEE 33-bus system, identifying their original power factors, predominantly inductive. The main objective is to demonstrate how reactive power adjustment through a power factor control strategy enables PV systems to simultaneously inject active power and compensate the local load reactive power demand. Simulations incorporating photovoltaic systems at nine different buses quantify the maximum injectable active and reactive power, highlighting both the limitations and potential of using PV inverters as reactive power compensation devices. Results show a reduction of over 60% in active power losses and over 80% in reactive power losses when inverters operate as reactive power sources, along with an increase in voltage profiles at critical buses from minimum values of 0.91 pu to levels between 0.98 and 0.99 pu.