À luz de um futuro que permite entrever um iminente aumento da integração de veículos elétricos (EVs) nas redes de distribuição, urge a necessidade da implementação de um modelo preciso que descreva matematicamente o comportamento destes EVs tanto como carga, i.e., um elemento que consome potência em um sistema, de modo que o impacto desses novos elementos nas redes de distribuição seja verdadeiramente aquilatado, assim evitando que haja consequências bruscas e inesperadas na rede e, também, proporcionando uma análise mais confiável de fluxo de potência, evitando riscos e otimizando o processo.
Como um EV se diferencia de uma carga convencional?
Nos veículos elétricos, aparece a dependência de diversos novos fatores alheios aos modelos convencionais de cargas, por exemplo, a capacidade da bateria, o estado de carga (SoC), características de carregamento, tempo de viagem, condições do tráfego, distância percorrida e outros. Assim, conduz-se à necessidade de incorporar tais fatores incertos no modelo de um EV.
Métodos de modelagem:
Inicialmente, faz-se necessária uma definição para o que seria um modelo matemático: uma descrição confiável de um fenômeno que nos permitiria realizar previsões futuras com alguma precisão, sendo assim, os modelos não se tratam da expressão da essência de tal tipo de carga, mas visa apenas acompanhar o seu comportamento na rede, evitando erros de análise e permitindo modificações no sistema com mais segurança.
O tipo de modelagem de EVs mais tradicional na literatura são os modelos determinísticos, onde todos os parâmetros, consideravelmente incertos, são assumidos como conhecidos, se dividindo em dois grupos principais: os modelos estáticos e os modelos dinâmicos. O modelo estático define a potência ativa e reativa do EV em função de sua tensão por meio de equações algébricas em dado instante no tempo, enquanto o modelo dinâmico estabelece tal relação por meio de equações diferenciais. Modelos de carga tradicionais como o exponencial e o ZIP surgem para representar um EV tornando os seus parâmetros dependentes do estado de carga (SoC) do veículo elétrico, incorporando uma importante característica particular dos EVs.
Outra importante alternativa que muito acrescenta na modelagem de EVs são os modelos estatísticos, que a partir de distribuições probabilísticas e processos estocásticos buscam compreender a variação da demanda de potência a partir dos diversos novos fatores incertos dos quais os veículos elétricos são dependentes e quantificando o seu grau de incerteza.
Tendo em vista a necessidade do desenvolvimento de modelos cada vez mais precisos para a descrição desse novo tipo de carga que vem sendo incorporada nas redes, a avaliação dos modelos desenvolvidos por meio de simulações e pelo confronto com o mundo real se mostra como essencial e um novo importante foco de pesquisa para os próximos anos.
Referências
[1] Huaman-Rivera, A.; Calloquispe-Huallpa, R.; Luna Hernandez, A.C.; Irizarry-Rivera, A. An Overview of Electric Vehicle Load Modeling Strategies for Grid Integration Studies. Electronics 2024, 13, 2259. https://doi.org/10.3390/electronics13122259
[2] Shukla, A., Verma, K. and Kumar, R. (2018), Voltage-dependent modelling of fast charging electric vehicle load considering battery characteristics. IET Electr. Syst. Transp., 8: 221-230. https://doi.org/10.1049/iet-est.2017.0096
[3] IGOR FERREIRA VISCONTI. (2010). MODELOS DE CARGAS BASEADOS EM MEDIÇÕES PARA SIMULAÇÕES DINÂMICAS EM SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA. doi:10.17771/pucrio.acad.16417