Impactos da inserção de geração fotovoltaica e de sistemas de armazenamento de energia em baterias sobre o fator de potência de unidades consumidoras alimentadas em média tensão

Abstract

A Resolução Normativa Nº 1.000 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), datada de 7 de dezembro de 2021, estabelece diretrizes para o fator de potência (FP) de unidades consumidoras (UC) sujeitas à tarifação horária. Esta resolução define um limite mínimo de 0,92 para o FP, exige a avaliação horária do FP e o faturamento da energia reativa excedente e da demanda reativa excedente em base horária. Este estudo tem como objetivo analisar os efeitos da inserção de sistemas de geração fotovoltaica (FV) e de armazenamento de energia em baterias (SAEB) nas UCs sobre o FP. Foram analisados os perfis de demanda ativa, demanda reativa e FP da UC sem a presença de sistemas FV nem de SAEB, e com esses sistemas implantados. Os resultados mostraram que, sem a presença dos sistemas FV e SAEB, no período compreendido entre 23h30 e 05h30, a UC apresenta um FP menor que 0,92, o que resulta na cobrança de energia reativa excedente e cobrança de multas por parte da distribuidora. No período compreendido entre 05h30 e 23h30, o FP é capacitivo e a rede indutiva, então não há cobrança de multas. Com a inserção dos sistemas FV e SAEB, entre 05h30 e 23h30, quando há energia ativa excedente a ser injetada na rede, o FP da UC é capacitivo e a rede também; logo, se o FP for inferior a 0,92, ocorre a cobrança de multas devido ao excedente de energia reativa. Em períodos complementares, quando a UC injeta potência ativa na rede, seu FP é indutivo, sujeitando-a a multas quando o FP for menor do que 0,92. Para o período analisado, apesar do aumento nas despesas com excedente de energia reativa, a inserção dos sistemas FV e SAEB resultou em uma redução significativa nas despesas totais com energia elétrica para a UFSC (UC FV UFSC e UC Cidade Universitária), proporcionando uma economia superior a 102%.

Abstract: The Normative Resolution No. 1,000 of the National Electric Energy Agency (ANEEL), dated December 7, 2021, establishes guidelines for the power factor (PF) of consumer units (UC) subject to hourly tariffing. This resolution sets a minimum limit of 0.92 for the PF, requires hourly evaluation of the PF, and billing of excess reactive energy and excess reactive demand on an hourly basis. This study aims to analyze the effects of integrating photovoltaic generation (PV) and energy storage systems in batteries (BESS) into UCs on the PF. Profiles of active demand, reactive demand, and PF of the UC without PV or BESS systems, and with these systems implemented, were analyzed. The results showed that, without PV and BESS systems, during the period from 11:30 PM to 5:30 AM, the UC exhibits a PF lower than 0.92, resulting in billing for excess reactive energy and billing for fines from the distributor. Between 5:30 AM and 11:30 PM, the PF is capacitive and the network is inductive, so there are no fines. With the integration of PV and BESS systems between 5:30 AM and 11:30 PM, when there is excess active energy to be injected into the grid, the UC's PF is capacitive, and the grid also; therefore, if the PF is less than 0.92, fines are charged for excess reactive energy. In complementary periods, when the UC injects active power into the grid, its PF is inductive, subjecting it to fines when the PF is less than 0.92. For the analyzed period, despite the increase in expenses related to excess reactive energy, the integration of PV and BESS systems resulted in a significant reduction in total electricity expenses for UFSC (UC FV UFSC and UC University City), providing savings of over 102%.