Num sistema elétrico de potência, os veículos elétricos já podem ser entendidos como cargas ou geradores distribuídos de energia elétrica e, ao mesmo tempo, móveis. Neste trabalho, dois estados de operação são considerados para os veículos elétricos. O primeiro estado considera os veículos simplesmente como cargas móveis e distribuídas, de modo a somente extrairem energia da rede. O segundo estado aplica a tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G), de modo que, além de consumir, os veículos também possam fornecer energia para a rede. Em cada estado, dois esquemas de funcionamento são estudados. No primeiro esquema, a rede controla a carga das baterias dos veículos. No segundo esquema, o consumidor faz o controle. Como resultado, é mostrado que, embora os veículos elétricos possam impor restrições adicionais ao sistema, a tecnologia V2G pode aliviar o congestionamento da transmissão de energia, reduzir o custo de operação da rede e facilitar o nível de penetração de enegia proveniente de fontes renováveis. Elaborado em: 25/08/2013 Pode ser baixado mediante solicitação via blog: marcosmajor.blogspot.com

1. Gabriel Bornelli Figueiredo
Marcos José Rodrigues dos Santos
Robson Barbosa
MOBILIDADE DE VEÍCULOS ELÉTRICOS
MEDIANTE A PROGRAMAÇÃO HORÁRIA DA
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COM
RESTRIÇÃONA TRANSMISSÃO
Trabalho final realizado no âmbito da disciplina de pós-graduação:
Redes Elétricas Inteligentes e Microrredes – PEA - POLI - USP
Professor:
Prof. Dr. Giovanni Manassero Junior
agosto/2013

2. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
 Analisar o artigo “Electric Vehicle Mobility in Transmission-Constrained
Hourly Power Generation Scheduling”, elaborado por Mohammad E.
Khodayar, LeiWu, and Zuyi Li
 Tentar reproduzir parcialmente os resultados obtidos pelos autores
 Indústria de Transporte (EUA) – 1/3 da emissões de GEE
(IEA-11)
 Redução de 50% das emissões globais até 2050 – Ref. 2005
 Contribuição do setorde transporte – redução de 30% (ref.
2005)
 Venda de milhões de PHEV e EV – EV (50%)
 EVs agregados podem atuar como demanda distribuída e
2
Objetivos /Introdução

3. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
 Avalia o efeito da integração de umgrande número de veículos
elétricos (EV) no controle e operação da rede elétrica
 A frota poderia servircomo carga elétrica ao receberenergia
da rede e como estoque de energia para fornecera rede
 Dois modos de operação: frota controlada pelo consumidore
pela rede
 Sistema de potencia: mix de geração térmica, hidráulica e
eólica.
 impacto da utilização de bateria dos EV na compensação da
variabilidade da geração eólica e nas restrições horárias do
sistema de transmissão.
3
Resumo /Considerações

4. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
4
Tecnologia V2G – Vehicle-to-Grid
A tecnologia V2G (energia flui nos dois sentidos da rede,
de acordo com as suas restrições) exige investimentos:
 estações inteligentes de carga e descarga de baterias
 modernização da infraestrutura de energia e
comunicação
 maiorpadronização das concessionárias de energia
 veículos equipados comhardware e software para
conexão e comunicação V2G
 normas e guias que facilitem a integração da tecnologia
V2G em larga escala no sistema de potência

5. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
5
Otimização
O estudo propõe um algoritmo de otimização executado pelo operador do
sistema elétrico => programação de geração ideal para o dia seguinte,
considerando as restrições de transmissão, os requisitos dos consumidores
e os preços no mercado de eletricidade => é caracterizado por meio de
problemas de otimização do tipo programação inteira mista (MPI) e
programação linear (LP)

6. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
6
Algorítimo
A função objetivo (1) reúne o custo de geração das unidades
térmicas, o custo de inicialização e desligamento das
unidades térmicas e hidrelétricas, bem como, o custo de
operação das frotas de veículos elétricos.
As restrições são formadas poroutras 22 funções.

7. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Estudo de caso
Estudo de caso para seis barramentos

8. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Resultados de Kzahodayaret al.

9. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
9
Reprodução simplificada do artigo original
Foramconsiderados dois casos:
 Caso 1: Os veículos elétricos atuamsomente como carga;
 Caso 2: Os veículos elétricos atuamcomo carga e como
armazenadores de energia, que porsua vez, é devolvida à
rede no horário de pico.
Para cada caso, foramcalculados os seguintes parâmetros (em
função do tempo):
 Fluxo de energia (gerada/consumida/devolvida) das
geradoras termoelétricas e veículos elétricos;
 Custos operacionais no horário de pico e ao longo do dia.

10. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Curva de potência ao longo do tempo

11. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Fluxo de energia
Considera o carregamento homogêneo das baterias no período
de 21h às 6h.

12. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Custo de operação
CUSTOS
PICO
Caso 1 Caso 2
$ 52.079,00 $ 49.436,00
TOTAL
Caso 1 Caso 2
$ 109.688,00 $ 109.388,98
Considerações:
 Limitações do modelo reproduzido;
 Benefícios verificados;
 Necessidade de controlar os horários de
carregamento dos veículos elétricos.

13. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Conclusão
Veículos sob V2G drenamenergia elétrica mais barata emumdado
local e horário e alimentamoutro ponto da rede emoutro momento,
onde ou quando a tarifa é mais alta => Redução do custo de
operação do sistema e alivio de congestionamento na transmissão
de energia elétrica.
Os veículos elétricos viabilizamo aumento da penetração de energia
renovável, pormeio de ummelhoraproveitamento da energia
disponibilizada de forma aleatória pela força do vento, no caso
estudado.
Há que se considerar que:
 a integração de veículos elétricos à rede elétrica tende a aumentaro
custo de operação do sistema.
 os custos de carga e descarga das baterias dos veículos promovidos
pela tecnologia V2G são significativos.
Portanto, V2G => mais efetiva em sistemas de energia

14. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Conclusão
Veículos Elétricos não são poluentes, mas a energia utilizada pelos
mesmos precisa sergerada de alguma forma, muitas vezes, por
usinas termoelétricas emissoras de poluentes. Evidentemente, o fato
de estas seremunidades estáticas tende a facilitara redução e o
controle das emissões
Devido às limitações já explicadas, não foi possível reproduzir
integralmente o algoritmo proposto pelos autores, mas foi possível
constatara contribuição dos veículos elétricos para a redução do
custo de operação, porconta da redução da geração de
termoelétricas emhorário de pico, desde que as baterias dos veículos
sejamrecarregadas nos momentos adequados e preestabelecidos.

15. Mob. de Veíc. Elét. Mediante a Prog. Horária da Ger. de Energ. Elét. c/ Restrições na Transm.
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Referências
Ele ctric ve hicle s: KHODAYAR, M. E., WU, L., LI, Z. Electric
vehicle mobility in transmission-constrained hourly power
generation scheduling. Smart Grid, IEEE Transactions on, vol. 4,
no. 2, pp. 779-788, June 2013. URL:
http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?
tp=&arnumber=6476056&isnumber=6517533
Demo LINDO/PC, release 6.1 (12 May 03); URL:
http://www.lindo.com/index.php?
option=com_content&view=article&id=34&Itemid=15

16. FIM
Obrigado!!!
g abrie l. bfig ue ire do @ g m ail. co
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m arco s. m ajo r@ g m ail. co m