REDES ELÉTRICAS INTELIGENTES: Modelagem do sistema IEEE 13 Barras com PVsystem e Elemento Storage

Resumo

O presente trabalho tem como foco a análise de redes elétricas inteligentes a partir da modelagem do sistema teste IEEE 13 barras, integrando geração fotovoltaica (PVsystem) e armazenamento de energia (storage) por meio do software OpenDSS. A motivação central da pesquisa está na crescente demanda por soluções que aumentem a confiabilidade, a eficiência e a sustentabilidade no setor elétrico, especialmente em um contexto de transição energética marcado pela inserção de fontes renováveis e novas estratégias de gerenciamento de energia. Nesse cenário, o estudo contribui para compreender de que forma tecnologias de geração distribuída e armazenamento podem alterar o perfil operacional da rede, reduzir perdas e melhorar a estabilidade do sistema. A metodologia adotada dividiu-se em duas etapas complementares. Na primeira, foi avaliado o comportamento do sistema IEEE 13 barras em condições normais de operação, considerando desbalanceamentos de fase, níveis de perdas elétricas e a introdução de sistemas fotovoltaicos em diferentes pontos da rede. Para isso, inseriram-se transformadores adicionais nas barras 680 e 611, possibilitando a conexão de novos PVsystems com distintos valores de potência máxima (Pmpp) e capacidade nominal de inversores. Essa configuração permitiu observar como a localização e a intensidade de penetração da geração fotovoltaica afetam o fluxo de potência e a demanda na subestação. Na segunda etapa, o foco foi a integração do elemento de armazenamento (storage), configurado para operar com base em sinais de preços horários de energia. O sistema de bateria foi programado para carregar quando o preço estivesse abaixo de 70 e descarregar quando acima de 95, permitindo avaliar o impacto dessa estratégia no equilíbrio energético do sistema e na operação da subestação. Os resultados evidenciam que a inserção de PVsystems gera uma diminuição perceptível na curva de potência ativa da subestação, especialmente entre 12h e 17h, período de maior geração solar. Esse comportamento confirma que parte da carga local passa a ser suprida pela geração distribuída, reduzindo a demanda observada pela subestação. Por outro lado, o impacto sobre a potência reativa foi pouco significativo, mantendo-se estável mesmo com a introdução dos sistemas fotovoltaicos. Já a simulação com o elemento storage revelou comportamentos distintos de acordo com os modos de operação da bateria. Durante a descarga, observou-se que o storage injetava até 100 kW no sistema, aliviando a subestação que supria apenas a carga remanescente. Em modo inativo (idling), toda a demanda continuava sendo atendida pela subestação, sem participação do armazenamento. Nos períodos de recarga, a bateria absorveu cerca de 33,3 kW por fase, operando em condições ideais e sem perdas, o que reforça seu papel estratégico em cenários de gestão de preços e demanda. A análise conjunta de PVsystem e storage evidencia que a combinação dessas tecnologias pode contribuir para maior eficiência energética, redução de perdas e flexibilização da operação em redes de distribuição. Além disso, destaca-se o potencial do armazenamento em atuar não apenas como suporte à confiabilidade, mas também como ferramenta econômica, respondendo a sinais de preço e otimizando o uso da energia ao longo do dia. Nesse contexto, o sistema IEEE 13 barras mostrou-se adequado para avaliar fenômenos de desbalanceamento, integração de geração distribuída e estratégias de armazenamento, refletindo características típicas de redes reais de média tensão. Conclui-se que a modelagem realizada demonstra a relevância de ferramentas de simulação como o OpenDSS para o planejamento e a operação de redes inteligentes. Os resultados confirmam que tanto a geração fotovoltaica quanto o armazenamento têm impacto positivo na eficiência da rede, contribuindo para a construção de sistemas elétricos mais sustentáveis e resilientes. Em um cenário de transição energética, tais análises tornam-se essenciais para embasar decisões técnicas e regulatórias, assegurando que a integração de novas tecnologias ocorra de forma segura, econômica e ambientalmente responsável.