Artigos - 22/08/19

[1] Allocation and Operation of A Hydropneumatic Energy Storage with Building Microgrid

O artigo apresenta um sistema para um armazenamento de energia diversa integrado ao nível do solo hidropneumático, Ground-Level Integrated Diverse Energy Storage (GLIDES). Considerando possíveis incertezas da radiação solar e da carga de eletricidade em uma micro rede de edifício, a programação estocástica de dois estágios é adotada para operação de 15 minutos e um modelo estocástico não linear de número misto é construído com sistemas de energia integrados da GLIDES, painel solar e unidade geradora de energia. Para tornar o modelo tratável computacionalmente, usamos o método aproximado médio da amostra para diminuir a complexidade associada ao tamanho da amostra e melhorar a eficiência da solução.

Tem várias vantagens:

1) pode ser instalado no nível do solo ou abaixo, basicamente em qualquer lugar que suporte estruturalmente os vasos de pressão;

2) tem a capacidade de integrar uma gama diversificada de fontes de calor de baixo grau e usar o calor residual para aumentar a eficiência no processo de descarga;

3) é escalável, o que possibilita sua alocação e utilização em escala de rede ou equipado para edifícios inteligentes para aplicações de medidores atrasados.

[2] Online Power Profile Based Universal Battery Degradation Methodology Suitable for Various Battery Types

Os sistemas de armazenamento de energia da bateria têm sido amplamente utilizados, especialmente com recursos de energia renovável. Isso levará a operações de ciclo irregulares da bateria. Portanto, é muito importante no planejamento e nas operações de armazenamento de energia modelar a degradação da bateria e o custo associado a ela. Neste artigo, um modelo simples de degradação da bateria é desenvolvido considerando o envelhecimento do ciclo. Um fator de envelhecimento dependente da  Depth of Discharge (DoD) é derivado para uma bateria de óxido de cobalto e manganês de lítio e níquel (NMC) usando dados de teste de envelhecimento acelerado. O modelo desenvolvido é validado usando dados de degradação medidos. Outros modelos para outros tipos de químicas de baterias de íons de lítio são ilustrados. O principal objetivo é fornecer um modelo de degradação universal que possa ser usado para avaliar o envelhecimento da bateria e o tamanho necessário com base em um perfil de potência conhecido.

As principais desvantagens dos modelos de degradação de bateria de última geração são: a) Todas as abordagens precisam de uma configuração experimental de bateria para calcular a degradação; b) a maioria dos métodos requer um modelo de circuito elétrico; ec) essas abordagens são aplicáveis a apenas uma química da bateria.

O modelo proposto neste trabalho utiliza o DOD como fator principal e não utiliza um modelo elétrico adicional, mas calcula a tensão e o SoC diretamente do perfil de potência de entrada fornecido.

A principal vantagem do método é que, a abordagem não depende de dados experimentais e, portanto, uma bateria física não é necessária para o projeto.

As principais contribuições deste artigo são que a abordagem:

• foi projetado com base em um perfil de energia online como entrada.

• tem a capacidade de avaliar a vida útil restante da bateria.

• calcula dinamicamente a vida útil restante da bateria enquanto está em operação.

[3] Modeling and Simulation of a Utility-Scale Battery Energy Storage System

Este artigo apresenta o estudo de modelagem e simulação de um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) em nível de MW em escala de utilidade. Um modelo de circuito equivalente ao tempo de execução, incluindo a variação de tensão do terminal em função do estado de carga e corrente, conectado a um sistema de conversão de energia bidirecional (PCS), foi desenvolvido com base em medições de um demonstrador de bateria em escala de utilidade operacional. A resposta acelerada da unidade de bateria foi verificada por descarga de pulso do SOC máximo para o mínimo e sua aplicação para resiliência da rede foi demonstrada através de um exemplo de resposta de freqüência de controle de inclinação. Com o objetivo de validar o modelo BESS equivalente, os resultados experimentais recuperados da instalação solar LG&E e KU EW Brown, que abriga um BESS operacional de 1MW / 2MWh e um banco de carga variável de 1MVA, foram comparados com os resultados de simulação de um modelo equivalente desenvolvido no PSCAD / Software EMTDC, que é uma ferramenta normalmente usada para análise transitória.

Algumas dessas funções incluem a melhoria da qualidade do fornecimento de energia, a regulação da frequência e o suporte à energia reativa.
Os testes experimentais envolvem a operação do BESS com vários ciclos de carga / descarga, a fim de obter seus parâmetros de circuito equivalentes. Ao contrário das abordagens convencionais, onde a célula da bateria é descarregada por pulso a corrente constante, o PCS de instalação é controlado por energia de referência. Portanto, o pulso foi descarregado em sua potência nominal e sua resposta de tensão terminal foi analisada, a fim de estimar os parâmetros da bateria correspondentes à combinação de todas as células.
Um modelo de banco de baterias equivalente foi desenvolvido no PSCAD / EMTDC. Este modelo calcula matematicamente a tensão entre R0 e os ramos RC, que são subtraídos da tensão de circuito aberto para obter a tensão do terminal da bateria. A tensão do terminal é usada para regular uma fonte DC controlável, a fim de modelar a resposta de tensão da bateria e capturar seu comportamento dinâmico.

Este artigo apresentou a modelagem e simulação de um sistema de armazenamento de energia de bateria em escala de utilidade no software PSCAD / EMTDC. Ao contrário das abordagens convencionais, um circuito equivalente robusto, cujos parâmetros capturam o comportamento dinâmico de todas as células no sistema de bateria, bem como a variação com o SOC, foi desenvolvido a partir de medições experimentais em uma bateria de 1MW / 2MWh alojada na LG&E e KU EW Brown instalação solar.

O circuito equivalente em tempo de execução proposto oferece várias vantagens, incluindo energia computacional reduzida para os projetistas de sistemas capturarem a resposta dinâmica de todas as células dentro de uma bateria e uma plataforma para co-simular o modelo de bateria desenvolvido no PSCAD / EMTDC com outros simuladores compatíveis. A precisão do modelo desenvolvido foi verificada a partir de simulações e medições experimentais realizadas em condições semelhantes. Os sistemas de bateria simulado e experimental foram operados no modo de resposta em frequência de rede autônoma.

[4] Optimum Design of Battery-Assisted Photo-Voltaic Energy System for a Commercial Application

Este artigo foca no design ideal de um sistema fotovoltaico (PV) assistido por bateria usando dados do mundo real de usuários comerciais. Especificamente, identificamos o tamanho dos painéis fotovoltaicos, a capacidade do sistema de armazenamento de energia da bateria (BESS) e a programação ideal de carregamento / descarregamento do BESS, de modo que o custo médio a longo prazo, incluindo o custo de energia e o custo do sistema, possa ser minimizado. Os projetos ideais são executados considerando o custo total do sistema fotovoltaico, que geralmente representa uma grande quantidade de investimento inicial, e os efeitos de envelhecimento de baterias e painéis solares. Considerações práticas, como envelhecimento do calendário e ciclo de duração das baterias, inflação do custo da concessionária e taxas de juros para investimentos necessários para a construção do sistema, são consideradas no estudo.

O sistema foi projetado para minimizar o custo total de longo prazo, identificando o número ideal de baterias e painéis solares e a programação ideal de carregamento / descarregamento do BESS.

Os resultados do estudo de caso mostraram que o sistema proposto pode alcançar uma redução de 38,5% nas contas de serviços públicos, e o ponto de equilíbrio é alcançado em 62 meses. Além disso, a integração do BESS é essencial para as operações do sistema fotovoltaico, em termos de pico de barbear e economia de energia.

Referências

[1] CHEN, Yang et al. Allocation and Operation of A Hydropneumatic Energy Storage with Building Microgrid. Oak Ridge National Lab.(ORNL), Oak Ridge, TN (United States), 2019.

[2] SURESH, Arun et al. Online Power Profile Based Universal Battery Degradation Methodology Suitable for Various Battery Types. IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019

[3] AKEYO, Oluwaseun et al.Modeling and Simulation of a Utility-Scale Battery Energy Storage System. IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019

[4] LI, Yaze; WU, Jingxian. Optimum Design of Battery-Assisted Photo-Voltaic Energy System for a Commercial Application. IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019