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Type: Tese
Title: Planejamento da operação de baterias em mercados comunitários de energia elétrica
Author: Guedes, Wanessa de Oliveira
First Advisor: Dias, Bruno Henriques
Co-Advisor: Oliveira, Leonardo Willer de
Co-Advisor: Soares, Tiago André Teixeira
Referee Member: Ramos, Sérgio Filipe Carvalho
Referee Member: Coelho, Francisco Carlos Rodrigues
Referee Member: Araujo, Leandro Ramos de
Referee Member: Melo, Igor Delgado de
Resumo: O crescimento das comunidades energéticas e a expansão da geração distribuída têm reforçado a importância de estratégias avançadas para a integração eficiente de recursos energéticos, em especial sistemas de armazenamento de energia por baterias, combinados com geração fotovoltaica e mecanismos de compartilhamento coletivo. Estas tecnologias, quando integradas de forma coordenada, permitem não apenas uma melhor utilização da energia gerada localmente, mas também aumentam a confiabilidade do sistema e a capacidade de resposta a variações inesperadas na demanda e na oferta de energia. Esta tese investiga a operação, o planejamento estratégico e os impactos da inserção de sistemas de armazenamento de energia em comunidades energéticas sob diferentes perspectivas, considerando tanto aspectos técnicos quanto econômicos e sociais. A primeira parte da pesquisa constrói a base teórica dos mercados centrados no consumidor e da estruturação de comunidades energéticas, detalhando os principais conceitos e abordagens adotadas em estudos recentes. Em seguida, são analisadas diferentes formas de inserção de baterias, incluindo sistemas individuais para cada agente, sistemas compartilhados intracomunitários e intercomunitários, e seus efeitos sobre o desempenho econômico e técnico do sistema. O trabalho também examina mecanismos de compartilhamento de ativos coletivos, como sistemas comunitários de geração fotovoltaica e de armazenamento compartilhado, considerando diferentes abordagens econômicas, incluindo total-sharing, proportional-sharing e critérios de justiça social e econômica, avaliando como tais mecanismos influenciam a distribuição de benefícios entre os membros da comunidade e a coesão social. Por fim, a pesquisa incorpora ao estudo cenários determinísticos e probabilísticos, avaliando a operação da comunidade frente a variações na geração renovável e flutuações de preço nos mercados de energia. Os resultados demonstram como a flexibilidade proporcionada pelas baterias e a coordenação eficiente entre os agentes podem melhorar significativamente a eficiência global, promover equidade na distribuição de recursos e reforçar a resiliência do sistema. Além disso, a análise fornece subsídios concretos para a tomada de decisão e o desenvolvimento de políticas públicas e privadas que incentivem a expansão de comunidades energéticas sustentáveis, contribuindo para uma transição energética mais eficiente, justa e socialmente inclusiva.
Abstract: The growth of energy communities and the expansion of distributed generation have reinforced the importance of advanced strategies for the efficient integration of energy resources, particularly battery energy storage systems, combined with photovoltaic generation and collective sharing mechanisms. These technologies, when integrated in a coordinated manner, not only enable better use of locally generated energy but also increase system reliability and the ability to respond to unexpected variations in energy demand and supply. This thesis investigates the operation, strategic planning, and impacts of integrating energy storage systems in energy communities from different perspectives, considering technical, economic, and social aspects. The first part of the research builds the theoretical foundation of consumer-centered markets and the structuring of energy communities, detailing the main concepts and approaches adopted in recent studies. Subsequently, different forms of battery integration are analyzed, including individual systems for each agent, intracommunity shared systems, and intercommunity shared systems, as well as their effects on the economic, technical, and operational performance of the system. The work also examines mechanisms for sharing collective assets, such as community photovoltaic generation systems and shared storage systems, considering different economic approaches, including total-sharing, proportional-sharing, and criteria of social and economic justice, evaluating how such mechanisms influence the distribution of benefits among community members and social cohesion. Finally, the research incorporates deterministic and probabilistic scenarios, evaluating community operation in the face of variations in renewable generation and price fluctuations in energy markets. The results demonstrate how the flexibility provided by batteries and the efficient coordination among agents can significantly improve overall efficiency, promote equity in resource distribution, and strengthen system resilience. Furthermore, the analysis provides concrete inputs for decision-making and the development of public and private policies that encourage the expansion of sustainable energy communities, contributing to a more efficient, fair, and socially inclusive energy transition.
Keywords: Mercados comunitários de energia
Sistemas de armazenamento de energia em bateria
Bem-estar social e equidade
Otimização estocástica
Prosumers
Community energy markets
Battery energy storage systems
Social welfare and equity
Stochastic optimization
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19852
Issue Date: 23-Sep-2025
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses)



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