Photovoltaic generation with energy storage integrated into the electric grid: modelling, simulation and experimentation

Abstract

Esta tese apresenta o trabalho e resultados da investigação desenvolvida sobre conversão fotovoltaica com armazenamento de energia integrado em rede elétrica. Começa por apresentar a modelação, simulação e validação da conversão fotovoltaica e inversores com injeção para a rede. Descreve também seguidamente o processo de conceção, construção, comissionamento e desenvolvimento experimental das infraestruturas hoje existentes na Cátedra Energias Renováveis da Universidade de Évora, no que diz respeito às duas microgrids desenvolvidas no âmbito do projeto europeu PVCROPS. Estas microgrids são compostas, de forma geral, por um elemento de produção fotovoltaica, um elemento de armazenamento de energia, uma ligação à rede e um sistema de controlo e datalogging. Relativamente ao armazenamento de energia, esta tese aborda e caracteriza ainda as duas tecnologias instaladas: a bateria de iões de lítio e a bateria de fluxo redox de vanádio. Estas microgrids servem assim para implementação e validação de uma estratégia de gestão de energia tendo como objetivo a maximização do autoconsumo, cujos conteúdos são apresentados no capítulo 4. Depois das conclusões, no último capítulo, apontam-se ainda as linhas de investigação futuras de maior potencial, na sequência do trabalho desenvolvido e apresentado nesta tese; Photovoltaic generation with energy storage integrated into the electric grid: Modelling, simulation and experimentation Abstract: This thesis presents the work and results of the research developed on photovoltaic conversion with energy storage integrated into the electric grid. It begins by presenting the modeling, simulation and validation of the photovoltaic conversion and inverters with injection into the electric grid. It also describes the process of design, construction, commissioning and experimental development of the existing infrastructures in the Renewable Energies Chair of the University of Évora, with respect to the two microgrids developed under the European project PVCROPS. These microgrids are generally composed by a photovoltaic production element, an energy storage element, a grid connection and a control and datalogging system. Regarding energy storage, this thesis also discusses and characterizes the two installed technologies: the lithium-ion battery and the redox-flow vanadium battery. These microgrids thus serve to implement and validate an energy management strategy with the objective of maximizing self-consumption, the contents of which are presented in Chapter 4. Following the conclusions, in the last chapter are pointed the future research lines of greater potential, following the work developed and presented in this thesis.